煙化爐概述

煙化爐煙化法是把空氣和粉煤吹入煙化爐內(nèi)含鋅的銘渣中。使熔渣中的氧化鋅還原成鋅蒸氣揮發(fā)出來，在爐內(nèi)上部空間被吸入的空氣再氧化成氧化鋅，并以粗氧化鋅粉形態(tài)被收集，中國云南會澤鉛鋅礦采用粉礦壓團(tuán)、煉鉛鼓風(fēng)滬還原法產(chǎn)出祖鉛、爐渣煙化爐煙化產(chǎn)出含鍺氧化鋅、用濕法煉鋅方法生產(chǎn)金屬鋅和鍺，處理含鋅8%-15%、鉛3%-5%、鍺0.003%-0.0045%的氧化鋅礦生產(chǎn)金屬鋅和鍺。設(shè)計年生產(chǎn)能力為電鋅12000t，粗鉛5000t，煙化爐揮發(fā)率：鉛96%，鋅99.21%，鍺99.1%，粗氧化鋅含鋅60%、鉛11%-14%、鍺0.03%-0.04% 。

在工業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)工藝流程的需要，很多情況下會生產(chǎn)不連續(xù)、不穩(wěn)定的蒸汽或飽和蒸汽，如鋼鐵行業(yè)的煉鋼轉(zhuǎn)爐、煉鋼電爐，煉鋅的沸騰爐、漩渦爐，以及煙化爐等。這些蒸汽的參數(shù)較低，品質(zhì)較差，采用常規(guī)的汽輪機(jī)效率很低，且容易發(fā)生水蝕；如果采用飽和蒸汽汽輪機(jī)結(jié)合蓄熱式飽和蒸汽穩(wěn)流系統(tǒng)技術(shù)，可以使發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行，不受末級葉片水蝕和干度的限制，可充分利用非穩(wěn)態(tài)的余熱資源。

以鋼鐵轉(zhuǎn)爐為例，國內(nèi)有千余座轉(zhuǎn)爐，如全部采用非穩(wěn)態(tài)余熱回收及飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)，總裝機(jī)容量可達(dá)75 萬kW 左右。按照推廣比例為20%估計，總裝機(jī)容量約為150MW，總投資7 億元，年節(jié)約標(biāo)煤40 萬噸。

對于銅冶煉行業(yè)，我國每年銅產(chǎn)量約為400 萬噸左右，且保持持續(xù)增長，按照年產(chǎn)10 萬噸銅的冶煉廠可配套一個8MW 的余熱電站計算，整個市場容量可達(dá)320MW 左右，若余熱發(fā)電推廣20%，則容量約為64MW，總投資約3 億元，年節(jié)約標(biāo)煤17 萬噸。

針對現(xiàn)有氧化鋅煙塵氟氯脫除存在效率低、能耗高、污染嚴(yán)重等工藝難題，以鉛鋅冶煉中間產(chǎn)物-煙化爐高鉛氧化鋅煙塵、鋅浸出渣回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)氧化鋅煙塵、鋅浮渣、含氯銅渣為研究對象，提出了微波焙燒氧化鋅煙塵選擇性脫除氟氯新技術(shù)，研究結(jié)果如下： （1）建立的火焰原子吸收法間接測定氧化鋅煙塵中微量氯新方法，測定過程簡單快速，具有干擾少、選擇性好、加標(biāo)回收率高、測定結(jié)果準(zhǔn)確和可靠等優(yōu)點(diǎn)。 （2）基于諧振腔微擾法原理建立的冶金顆粒物料的高溫介電特性測試平臺，測量了氧化鋅煙塵物料在室溫-600℃之間的介電參數(shù)；研究了溫度、密度等物理參量對氧化鋅煙塵介電特性的影響規(guī)律，結(jié)果表明鹵化物的吸波特性優(yōu)于氧化鋅等基體物料，為微波焙燒氧化鋅煙塵選擇性脫氟氯奠定理論基礎(chǔ)。 （3）基于COMSOL多物理場軟件，動態(tài)仿真溫度、微波加熱時間、動態(tài)物料、不同介電特性、多源饋口等工藝參數(shù)對腔體及氧化鋅煙塵微波能量吸收效率的影響；提出了基于遺傳算法的饋口反射功率優(yōu)化方法，基于仿真結(jié)果開發(fā)了微波焙燒高溫反應(yīng)裝置。 （4）針對四種物料，研究了焙燒溫度、保溫時間、空氣流量和攪拌速度等工藝對脫氟氯的影響，利用響應(yīng)曲面法對主要影響因素進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，獲得了優(yōu)化工藝參數(shù)；系統(tǒng)研究了微波場中氧化鋅煙塵氟、氯組元遷移的影響規(guī)律，對微波焙燒后的產(chǎn)物進(jìn)行物相分析和微觀結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)在空氣氣氛下，強(qiáng)吸波的鉛鋅鹵化物吸收微波被直接加熱快速揮發(fā)，部分鹵化物與O2和H2O發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HCl和Cl2氣體溢出，進(jìn)而表明氟氯的脫除主要是由鉛鋅鹵化物的高溫?fù)]發(fā)、氧化轉(zhuǎn)化揮發(fā)等過程組成。 （5）對氧化鋅煙塵中氯化的物揮發(fā)反應(yīng)進(jìn)行了動力學(xué)研究，計算得到的指前因子、活化能和機(jī)理函數(shù)表明550℃-650℃時，在微波焙燒條件下氯化物易發(fā)生揮發(fā)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)其脫除。 通過項目實(shí)施，共撰寫論文23篇，發(fā)表16篇，已被SCI、EI收錄10篇；錄用待刊4篇（SCI刊源3篇，EI刊源1篇）；投稿3篇，均為SCI刊源。申請專利11項，授權(quán)4項，公開7項。組織國內(nèi)學(xué)術(shù)會議2次；參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流7次，大會特邀報告4次，主講報告1次。項目負(fù)責(zé)人獲云南省技術(shù)和學(xué)術(shù)帶頭人后備人才，云南省政府特殊津貼，獲第一屆全國有色金屬優(yōu)秀青年科技工作者稱號。共培養(yǎng)研究生9名，2名獲博士學(xué)位，6名獲碩士學(xué)位。