[科普中国]-烟尘率

简介

烟尘率是锡精矿还原熔炼过程中的一个关键指标，同时也是衡量整个熔炼过程好坏的一个依据，烟尘率上升，将使金属Sn入烟尘量增加，Sn直收率下降，从而增加了返回品烟尘的处理量及生产作业成本，降低了经济效益，并且造成炉子烟尘处理系统超负荷运行，发生堵塞，炉子抽风差，影响了整个流程的畅通。它不仅使余热锅炉清灰更为复杂，从而能响闪速炉作业效率、而且还增加了收尘设备和洗涤系统的负荷、使能耗增加，对设备维护也非常不利。此外由于烟尘反复循环，使得闪速炉制精矿净投人量减少，使r产量最受到影响、降低冶炼直收率。

烟尘产生产生过程原熔炼技术的特点是由一支经特殊设计的喷枪插入炉内熔融渣池进行强烈搅拌而进行的强化还原熔炼过程。因此，它的整个熔炼过程是连续动态进行的，与传统反射炉相比，烟尘量明显高于反射炉。炉内的整个还原熔炼过程是典型的气(烟气)一固(炉料)—液(炉渣)多相反应过程。喷枪对熔体的直接喷射和搅动更有助于促进气一固、固一液和液一气之间的相间反应。在这种反应条件下，烟尘的产生存在以下途径：

(1)机械夹带

炉料从加料口进入炉内约有10m距离，因此在下落过程中将不可避免地有部分含Sn物料直接被烟气夹带抽入烟气处理系统而成为烟尘，但从实际生产中精矿与烟尘的化学分析来看，能形成挥发性产物的Sn、Zn、Pb、等元素在烟尘中品位高于在锡精矿的品位，而难挥发的脉石成分Si02、CaO和Fe品位明显低于精矿。这说明烟尘的主要组成不是物料的机械夹带，而是高温挥发产物，而且烟尘的颜色和粒度也明显不同于锡精矿。因此，可以认为机械夹带不是烟尘产生的主要原因。

(2)以SnO 形态挥发

在锡还原熔炼过程温度条件下有很高的蒸气压，是还原过程中的中间产物，因此在冶炼过程中挥发是不可避免的。此外，在熔炼过程中由于喷枪的插入熔池搅拌，加大了金属sn被再氧化生成而挥发的可能。在烟道中按下列反应式：

重新被氧化 成进入烟尘。

(3)以SnS形态挥发

SnS是一种极易挥发的物质．其沸点约 ，在熔炼过程温度下有很高的蒸气压。在精矿和其它炉料(如返回的烟尘等)以及还原煤和燃煤中都含有大量的S，在熔炼过程中不可避免地产生SnS挥发进入烟气。

综上所述，SnO和SnS的挥发是锡还原熔炼过程中产生烟尘的主要原因。1

产生原理 挥发的机理：

在炉内高温条件下，首先发生如黄铁矿( )之类硫化矿物的热分解反应以及硫和硫化物的氧化反应生成生成FeS和 ，然后FeS和作为硫化剂 分别与渣相中 的和金属Sn发生硫化反应生成SnS挥发进入烟气，并在烟道中氧化生成进入烟尘。

挥发的机理：

是 碳还原过程中的中间产物，还原顺序按下式进行，即 。由于 在熔入炉渣或进一步被还原成金属进入金属相前可能直接挥发。

其次是炉渣中的在高温下的直接挥发，在锡冶炼过程中为得到高品质的粗Sn，不得不把炉渣中的含Sn量控制在一定的水平，这部分锡在冶炼过程高温下，遵循拉乌尔定律挥发。1

烟尘率高的原因闪速炉烟尘率影响闪速炉烟尘率的原因是多方面的，总归起来有两个主要因素：一是操作管理制度，二是设备构造。如精矿喷嘴和反应塔重油喷枪的结构不尽合理，即设备本身存在的缺陷。2

还原熔炼（1）入炉物料的影响

由于锡精矿价格上涨、原料短缺，但同时为保证炉的正常生产，部分高S精矿在没有经过炼前处理沸腾炉焙烧脱硫的情况下直接进入熔炼生产，同时化验结果的滞后，增加了配料难度，降低了配料的准确性，使得在生产过程中产生大量SnS挥发进入烟尘，烟尘量上升，Sn直收率下降。

（2）入炉物料的影响

由于锡精矿价格上涨、原料短缺，但同时为保证正常生产，部份高S精矿在没有经过炼前处理沸腾炉焙烧脱硫的情况下直接进入熔炼生产，同时化验结果的滞后，增加了配料难度，降低了配料的准确性，使得在Ausmelt炉的生产过程中产生大量SnS挥发进入烟尘，烟尘量上升，Sn直收率下降。

（3）渣型的影响

渣型合理与否直接决定了0还原熔炼过程的好坏。在熔炼过程中主要通过硅酸度K值的调整来达到所需要的合理渣型。渣中含量的增加会增大渣中SnO的活度，更有利于SnO的挥发进入烟气而增大烟尘量。随着精矿含AS、S、Fe等杂质含量的升高，以及还原煤、燃煤质量下降,含固定炭降低、灰份增加，灰份中主要成分SiO、CaO、MgO等的大量带入，造成熔炼过程中渣型发生较大转变。妒渣熔点上升粘度增大，流动性差，加大了熔炼难度，煤耗进一步上升，其入炉煤量中带入的CaO在渣中含量的增加增大了渣中SnO的活度，更有利于SnO的挥发,从而增大了烟尘量。

（4）返回品搭配率的影响

由于精矿的量少，在熔炼过程中配入较多的返回品，如烟尘、淋洗尘、析渣等含锡物料，返回品的搭配率有时达到45%左右，而返回品由于含AS、S等有害杂质高，导致AS、S等有害杂质在熔炼过程中的恶性循环，Sn使烟尘率增加，产生大量烟尘。

（5）熔炼温度的影响

因精矿含Sn品位下降，随着耗煤量的增加，灰份的带入量增多，将增大炉渣的产出量，同时大量的炉渣在熔炼过程中，随渣型转变，硅酸度K值上升，熔点升高，粘度增大，流动性差，必将提高整个熔炼过程的控制温度。因此，过高的温度将使SnO的挥发量增大，烟尘量增加。
（6）喷枪操作枪位的影响

喷枪操作枪位的控制是还原熔炼过程中的关键，枪位的高低直接决定了搅拌强度的强弱，也在一定程度上决定了烟尘率的大小。枪位过高，熔池温度下降，还原效果降低，增加燃煤及还原煤单耗，也就增加了煤中带入的S量，Sn入烟尘率增加；枪位过低，加大了喷枪对熔池的搅拌强度，温度上升过快，烟尘产出量增大。1