摘 要：本文主要对现在烟化炉处理湿法锌渣工艺的现状分析，指出现在的烟化炉处理工艺由于受工艺条件的限制，对鼓风炉热料量的依赖较强，且无法实现连续作业，烟化炉烟气中的SO2对环境污染严重，使大量的SO2白白流走。针对上面存在的各种问题提出自己的改造设想。

　　关键词：烟化炉 湿法锌渣 SO2污染 SO2吸收

　　1 概述

　　我厂烟化炉自上世纪50年代建厂以来，至今已经运行了50多年的时间，通过不断的实验摸索和技术改造后，烟化炉在火法冶炼过程中的废渣贫化技术已取得了较好的效果。处理物料由以前单一的鼓风炉熔渣到现在各种含Pb、Zn、Ge的物料，为公司综合回收有价金属做出了巨大的贡献。但是随着矿山资源的逐渐枯竭，矿物原料成分日趋复杂，给传统的铅锌火法冶炼系统带来了很大的困难。我厂烟化炉主要是以处理鼓风炉熔渣、低品位铅锌氧化矿及湿法炼锌产出的酸浸渣为主，生产氧化锌烟尘作为湿法炼锌的原料，但是由于公司自掘氧化矿成分较为复杂，传统的鼓风炉冶炼工艺已经无法适应现在的原料，因此使鼓风炉的处理量大幅度下降，鼓风炉熔渣量已经无法满足烟化炉生产的要求，从而使大量的湿法酸浸渣堆存，造成环境的污染及资源积压，严重制约了烟化炉的生产。

　　2 烟化炉生产现状分析

　　2.1 烟化炉还原挥发过程及粉煤燃烧机理

　　烟化炉生产是一种还原挥发过程，它是把空气和粉煤的混合物吹入烟化炉内的熔渣中，使结合态或游离态的PbO和ZnO还原成Pb和Zn的蒸汽，上升到炉子的上部空间，遇CO2和吸入的空气，再度氧化成PbO和ZnO以粉尘状态被收集。烟化炉生产为周期性作业，一般分为加料、提温、还原挥发、放渣四个步骤。我厂烟化炉的作业流程是：鼓风炉熔渣(配加一定比例的冷料)加入烟化炉内，使从风口喷入的煤完全燃烧放热提高炉内的温度熔化固体物料，当熔池温度升高到1200~1300℃时，增大给煤量，使粉煤不完全燃烧生成大量的CO气体，呈强还原性气氛将熔渣中的Pb、Zn、Ge等有价金属还原挥发出来，待挥发完毕后升温放渣。这当中的还原吹炼时间占整个生产周期的70~80%，粉煤在整个吹炼过程中既是还原剂又是燃料。还原挥发过程的主要反应如下：

　　燃烧反应：

　　C+O2===CO2 (1)

　　2C+O2===2CO (2)

　　C+CO2===2CO (3)

　　金属还原反应：

　　ZnO+CO===Zn+CO2 (4)

　　PbO+CO===Pb+CO2 (5)

　　ZnO+C===Zn+CO (6)

　　PbO+C===Pb+CO (7)

　　ZnO+H2===Zn+H2O (8)

　　PbO+H2===Pb+H2O (9)

　　氧化反应：

　　2Zn+02===2Zn0 (10)

　　2Pb+02===2Pb0 (11)

　　2C0+02===2C02 (12)

　　粉煤在烟化炉内的燃烧主要有三种形式，即浸没燃烧、延续燃烧、二次燃烧，这其中又以浸没燃烧对金属还原影响最大(占作业周期70%以上的还原吹炼期粉煤在熔体中形成浸没燃烧)，其实质是煤的气化燃烧。

　　2.2 影响烟化炉吹炼过程的主要因素

　　通过长时间实践发现影响烟化炉吹炼过程的主要因素有：热料量、吹炼温度和时间、空气过剩系数、还原剂以及三次风口的操作控制等。

　　2.2.1 热料量

　　对现在的烟化炉来说，热料量的多少以及含Zn品位的高低直接决定着烟化炉吹炼的各项指标，如果热料量充足，含Zn品位又高，那么就可以缩短提温时间，提高细尘的Zn品位，降低煤耗。

　　2.2.2 吹炼温度和时间

　　烟化炉三次风口的温度在整个生产周期内随时间的变化如下图所示：

　　烟化炉内温度和时间关系曲线图

　　其中Tl-T2：加料期;T2-T3：提温期;T3-T5：吹炼期;T5-T6:放渣期

　　通过长期生产实践证明，烟化炉三次风口的温度变化情况.基本上能代表炉膛内的温度变化情况。烟化炉三次风口的温度一般在800～1300℃之间。

　　2.2.3 空气过剩系数

　　2.2.3.1 进料阶段：在进料期间为了保证安全，需减小给煤量，同时由于大量冷料的加入，使得炉温从l100℃降到800℃左右，此时空气过剩系数为0.92—0.95。

　　2.2.3.2 升温阶段：此时应尽快升温，把加入的冷料在高温下熔化，为了保证粉煤充分燃烧，此时空气的过剩系数为1.02～1.10。

　　2.2.3.3 吹炼阶段：炉温达到1200℃左右，此时炉内应为强还原气氛，CO含量较高，有利于金属元素还原，此时空气的过剩系数为0.8～0.9。

　　2.2.3.4 放渣阶段：此时应尽量提高炉温，提高炉内熔渣的流动性，以便顺利放渣，此时空气的过剩余系数1.O～1.1。

　　2.3 还原剂

　　在实际生产过程中，生产单位往往由于分析化验的滞后造成煤的质量、化学成分不能实时知晓，同时由于生产过程中在线监测设备的缺乏以及检测精度的制约，使烟化炉吹炼时根据过剩空气系数a值确定的给煤量与实际存在较大偏差，这时仍然需要操作工根据经验来判断炉内还原气氛的强弱，随意性较强。

　　3 存在的不足之处

　　虽说烟化炉吹炼技术在我厂已应用了几十年的时间，其间也经过多次技改和试验攻关，烟化炉吹炼技术已处于国内先进水平，但是随着资源的枯竭，原料的成分日趋复杂化，在沿用传统的鼓风炉化料烟化炉吹炼的工艺流程已经越来越无法满足生产的要求。特别是烟化炉对鼓风炉热料量的依赖以及尾气中SO2的污染越来越严重，烟化炉生产工艺的改进已经是迫在眉睫的事。

　　4 改造设想

　　4.1 尾气治理技术的改造

　　由于我厂烟化炉尾气SO2浓度较高(5000mg/m3以上),如果不加以治理对环境的污染较大，根据同行尾气SO2处理的效果建议引进现在应用效果较好的“循环吸收法烟气脱硫技术”。该技术是一种新颖的离子液体技术与传统的“吸收――再生”气体净化工艺的完美结合，在脱除烟气中SO2的同时副产高纯SO2气体，副产的高纯SO2气体是液体SO2、硫酸、硫磺和其它硫化工产品的优良原料。

　　4.1.1 工艺原理

　　“循环吸收法烟气脱硫技术”采用的吸收剂是以有机阳离子、无机阴离子为主，添加少量活化剂、抗氧化剂和缓蚀剂组成的水溶液;该吸收剂对SO2气体具有良好的吸收和解吸能力;其脱硫机理如下：

　　SO2 + H2O ←→ H+ + HSO3- (1)

　　R + H +←→ RH+ (2)

　　总反应式：

　　SO2 + H2O + R ←→ RH+ + HSO3- (3)

　　上式中R代表吸收剂，(3)式是可逆反应，低温下反应(3)从左向右进行，高温下反应(3)从右向左进行。循环吸收法正是利用此原理，在低温下吸收二氧化硫，高温下将吸收剂中二氧化硫再生出来，从而达到脱除和回收烟气中SO2的目的。

　　4.1.2 工艺流程

　　4.1.3 同行运用监测报告

　　为验证本实验装置的脱硫效果,环保部门对某企业运用该技术吸收前后的尾气进行了测定，监测结果如下：

　　环境监测站监测结果

　　项 目

　　单 位

　　数 量

　　平均值

　　烟气中SO2

　　mg/Nm3

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