邓玉峰

（深圳市中金岭南有色金属股份有限公司 韶关冶炼厂，广东韶关 512000）

1 氧化物料直接返回烧结配料的不良影响

韶关冶炼厂ISP 冶炼工艺生产铅锌金属产品的同时也会产生大量氧化电尘、次氧化锌、兰粉、浮渣等氧化中间物料。以往只能在不影响生产工艺的情况下将部分氧化物料返回烧结配料，剩余部分或堆存，或外卖，或委外处理。

这些氧化物料成分复杂、粒度不均，氧化物料直接返回烧结配料会产生诸多不良影响：1）过多的氧化物料直接返回烧结配料会降低烧结机的脱硫能力，影响烧结块的质量和产量[1]。如某烧结车间电收尘系统年产电尘在20 kt 以上，之前电尘大部分直接返回烧结配料，然而由于电尘亲水性和成球性差、含挥发性成分高、颗粒过细、流动性差，在烧结过程中导致烧结料层透气性差和烟尘率高[2]，从而降低了烧结机的脱硫能力，影响烧结块的质量和产量。同时，返回烧结系统的电尘、烟灰等物料越多，烧结块坯体表面容易变得过致密，导致内部气体难以排出，阻碍收缩，使降低烧结块的密度和强度的电尘量也同比增大，从而陷入恶性循环[3]。其他氧化物料如次氧化锌等大量直接返回烧结矿仓配料也对ISP 烧结工艺产生诸多的不利影响。2）中间氧化物料的堆存，对工厂带来巨大的浪费与环境风险。各类中间氧化物料由于不能完全用来直接返回烧结配料，只能大量堆存。多年来，冶炼厂堆存的氧化物料已达到数万吨之多，这些氧化物料含有很多有价值的金属元素，大量堆存不仅严重占用工厂运营资金，也会给工厂带来非常大的环境风险。

2 烧结车间氧化物料制粒应用研究

韶关冶炼厂从5年前开始对氧化物料直接返回ISP 主流程所造成的影响做系统研究，通过大量基础实验研究，发现通过制粒可逐步改善此种状况，即在烧结工艺过程中，氧化物料粉末特别是电尘通过制粒产出的颗粒在烧结过程中易形成晶核，且这种具备一定热强度的晶核在烧结温度范围内更易长大结球，相应地加速了烧结块的形成。

制粒技术虽然作为一项成熟的工业技术广泛应用在工业的各项领域中，但是在铅锌冶炼行业，特别是ISP 冶炼工艺的生产实践中，国内外并无针对ISP工艺中间氧化物料进行圆盘制粒并将制粒颗粒返回烧结系统的实际应用。韶关冶炼厂在烧结车间正式开展了此项技术应用工作。在实际的科研攻关中，车间技术人员一方面逐步调整氧化物料的制粒工艺，提升电尘及其他氧化物料制粒的能力，并逐步提升制粒颗粒在烧结配料中的占比，提高烧结块的产能；另一方面，根据制粒颗粒的占比不断调整烧结过程的各项工艺参数，逐步改善烧结过程中体系物料流转状态，使进入烧结机的物料与烧结块的产能和电尘的产出逐步形成一种良性的平衡。

研究过程中，烧结车间逐步实现了从分批次少量氧化物料制粒返烧结系统，到每天近60 t 烧结电尘全部用于制粒并返回烧结系统的工业化生产跨越。通过对氧化物料的制粒也大量消化了工厂积存多年的氧化物料，盘活了运营资金，提高了经济效益，对韶关冶炼厂而言，是一件意义重大、一举多得的好事[4]。

3 工艺流程分析

3.1 生产工艺流程

生产工艺流程见图1。

3.2 氧化物料制粒机理

烧结车间氧化物料制粒系统的主体设备为圆盘制粒机。圆盘制粒又称滚动成型制粒，其原理是：被水润湿的原料达到最大分子结合水分时，原料物料层中会形成毛细水。由于毛细力的作用，水滴周围的颗粒被拉向水滴中心形成母球。母球在制粒机中借滚动和搓动的作用，表面会粘上一层颗粒，使其不断长大和紧密，从而形成达到一定粒径和硬度要求的粒子。当圆盘的直径、转速、倾角一定时，圆盘内物料能形成有规律的运动，此时不同直径的小球在圆盘内的运行轨迹也不同，较大的球粒和较小的颗粒沿各自不同的轨道运行，因此能按球径大小产生偏析，只有最大的母球，最后才能从制粒机中甩出来。

图1 生产工艺流程

在物料性质、水分、转速不变的情况下，制粒机倾角越大，粒子产量越高，粒子越小，制粒机倾角越大粒子紧密度越低，也就是粒子的强度越小。根据圆盘制粒机的工作原理，结合车间使用的制粒原料电尘含铅高的物料特点，车间对氧化物料制粒系统的给料方法、圆盘制粒机的加水方式、黏结剂的配方调整等工艺进行了改进，收到了良好的效果。

3.3 氧化物料颗粒应用的部分技术指标

烧结车间针对ISP 烧结工艺要求生产合格的颗粒必须具备以下技术指标：1）颗粒具有一定硬度。大批量颗粒需要经皮带运输不能产生破碎，要求颗粒能做到2 m 高度自由落体不破裂。2）颗粒要具备适当热强度。由于颗粒在烧结过程中起到成核作用，为此需要颗粒具备一定的热强度。以烧结工段的要求为依据，可通过磷酸含量的变化实时调整。3）要求颗粒直径为8～15 mm。4）氧化物料制粒所需硫酸溶液质量浓度不超过12%，氧化物料干基每吨消耗硫酸不超过12 kg。5）氧化物料制粒所需磷酸溶液质量浓度不超过10%，氧化物料干基每吨消耗硫酸不超过10 kg。6）圆盘制粒机实现雾水成核、滴水成球，严格控制加水量，配合加料量及圆盘转速避免颗粒结团。7）氧化物料颗粒产品合格率要达到80%以上。在保证氧化物料颗粒产量与生产质量的同时，对安全环保不松懈，严格生产管理，基本消除生产现场冒尘冒烟现象，实现环保排放。

4 氧化物料制粒系统的主要技术要点

1）根据原料成分合理调整黏结剂的成分。根据电尘成分及后续工序的要求，颗粒不仅需要保持常温状态下的物理强度同时还需要保证一定温度下的热强度，因此车间技术人员要不断调试硫酸、磷酸的合理浓度，调配出成分合理的黏结剂为制粒生产的正常运行提供基础物质条件。

2）改进加水方式。母球成型率是制粒工艺控制的关键。制粒时，粒子粒度及水分可根据物料性质在控制范围内调整，当粒子水分超过10%时，粒子粒度将超过10 mm，此时粒子强度减小，在皮带转运过程中会有相当部分的粒子被损坏，产品合格率很难达到80%以上。因此，在现场生产管理中，粒子水分的控制非常重要。根据“滴水成球，雾水长大，无水压紧”的原则，在制粒圆盘不同部位补加水量，即大部分补加水以滴状加在成球区使散装原料粉体快速形成母球，少部分补加水以雾状加到长球区的母球表面上促使母球迅速长大，而在压紧区不加水。这种加水方式改变了以往一根喷管无区域随意补水的情况，单位时间内母球成型率明显提高，产量明显增加，颗粒硬度也得到提高。

3）改进加料方式。通过螺旋式给料机和电子皮带秤定量给料，保证了膨润土与电尘的成分比例更加精确，给圆盘制粒机提供了合格的制粒原料。

4）合理控制给料量。圆盘制粒机的填充系数是制粒过程的重要控制因素，填充系数过大，圆盘内的混合料多，圆盘内的料层厚，导致电机的负荷大，混合料的滚动受到限制，粒子质量差；填充系数过小，圆盘内的混合料少，成球时间短，同样会造成粒子质量差。不同原料的成球速度不同，因此根据原料性质及生产实际，合理控制圆盘给料量，保持圆盘制粒机合适的填充系数是提高粒子质量的有效措施。在生产中，当盘内粒子粒径大于规定要求且不出制粒盘时须增加给料量；当盘内粒子粒径小于规定要求时，须减少给料量。

5）合理控制制粒原盘的有关参数。需要现场严格控制的重要参数有：（1）边高。在一定的转速下，制粒机的边高与倾角和直径有关，其大小影响制粒机填充率。边高增大则制粒盘的容量增加，制粒时间增加，粒子粒度增大；边高减小则制粒盘的容量减小，物料停留时间短，粒子粒度减小。（2）倾角。制粒机倾角决定了物料的成球的时间。增大倾角则物料在盘内滚动范围缩小，制粒机内物料填充率缩小，物料停留时间缩短，粒子粒径缩小；减小倾角则物料在盘内滚动范围扩大，制粒机内物料填充率扩大，物料停留时间增加，粒子粒径变大。（3）制粒圆盘转速。转速小，物料上升不到原盘的上部区域，制粒盘的面积得不到充分利用，物料滚动距离小，成球慢，粒子强度低；转速大，由于离心力的作用物料被抛向边缘，跟随制粒盘转动而盘中心出现无料区，滚动成球作用受到破坏甚至无法成球。

5 生产实际的情况

韶关冶炼厂在成氧化物料制粒工业试验的基础上，把氧化物制粒后返回ISP 烧结主流程的工艺实际应用于工厂生产中，边生产，边摸索，边改进，几年来工艺已基本成熟，制备的氧化物颗粒全部返回烧结机。

经过近几年的实际生产应用，制备合格的氧化物颗粒工艺生产效果良好，烧结机产能提高了近15%，烟气含尘率降低了2%。生产实践表明，氧化物料制粒后配入烧结体系在一定程度上改善了烧结机透气性，降低了烧结机烟尘率，有效提升了烧结块的产能和质量，降低了系统电尘和烟灰的产出量，使烧结工艺逐步形成一种良性的平衡。目前，烧结车间日产60 t 电尘当天全都用于制粒，生产效果良好，切实降低了韶关冶炼厂中间物料的库存，降低了生产成本，提升了工厂的经济效益。目前，工厂正在寻求铅锌氧化物原料用于制粒配入烧结机，可有效降低ISP 工艺原料成本，提高ISP 工艺的资源利用率，进一步提升ISP 工艺的经济效益和社会效益。

6 结论

综上，在严峻的环保压力条件下，ISP 烧结工艺单纯依靠加大鼓风量提高烧结机产能的方式根本行不通，利用氧化物料制粒再返回ISP 烧结主流程的工业应用为提高ISP 烧结机产能开辟了另一条既经济又环保的新途径[5]。该技术在韶关冶炼厂实施几年来，整体效果表现良好，具体表现在以下几个方面：1）由于本制粒产品不仅保持了常温下的颗粒强度也同时保证了烧结温度下的热强度，颗粒在烧结工艺中结晶成核促进烧结块的成型，能有效提升烧结块的产能和质量。与国外制粒技术相比，添加剂使用价格低廉的膨润土和自配的黏结液，生产成本低，制粒效果好。2）此应用可以改善烧结过程中体系物料流转状态，使进入烧结机的物料与烧结块的产能和电尘的产出逐步形成一种良性的平衡；同时，还改善了烧结机的透气性，提高了烧结机的脱硫能力，稳定了烧结机烟气SO2浓度，大大提高了烧结工艺和制酸工艺的稳定性，大幅度减少了烧结机产生的烟尘量，减少了中间物料的积压，有效降低了环保风险，对烧结车间的持续生产起到很好的作用。3）此项应用能逐步消化处理工厂多年来堆积的中间各种氧化物料，使之进入ISP 工艺主流程，既盘活了工厂物料积压资金，又能提高工厂的金属产量，一举多得，意义重大。4）从长远看，还可通过外购价格低廉的氧化物料用于制粒配入烧结机处理，降低ISP 原料成本，提高资源的利用率，进一步增加工厂产值和效益。