al2o3對(duì)艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣熔融特性的影響

1、Al2O3對(duì)艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣熔融特性的影響對(duì)艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣熔融特性的影響黃曉艷12，胡建杭12(1.省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明650093)(2.昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，昆明650093)摘要：摘要：以某銅冶金艾薩熔煉爐余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣為研究對(duì)象，研究了Al2O3在高溫下對(duì)渣樣熔融特性的影響。結(jié)果表明，渣樣熔融溫度隨著Al2O3比例(1%~16.7%)的提高而提高，當(dāng)Al2O3達(dá)到16.

2、7%、溫度1370℃時(shí)，渣樣并沒有出現(xiàn)軟化狀態(tài)。添加16.7%的Al2O3的渣樣在1100℃灼燒1h，渣樣中大部分仍為Fe3O4，只有微弱的鐵鋁尖晶石峰出現(xiàn)；當(dāng)灼燒溫度達(dá)到1200℃時(shí)，鐵鋁尖晶石的特征峰較為明顯，即生成了大量鐵鋁尖晶石。通過(guò)FactSage7.2進(jìn)行的熱力學(xué)反應(yīng)平衡計(jì)算結(jié)果與XRD結(jié)果一致。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：Al2O3；余熱鍋爐；輻射區(qū)；結(jié)渣；熔融特性；艾薩法中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：TF811TK224.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文

3、獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：10077545（2019）02000000EffectofAl2O3onFusibilityofSlaginRadiationZoneofISAWasteHeatBoilerHUANGXiaoyan12HUJianhang12(1.StateKeyLabatyofComplexNonferrousMetalResourcesCleanUtilization，Kunming650093China(2.Fa

4、cultyofMetallurgicalEnergyEngineeringKunmingUniversityofScienceTechnologyKunming650093China)Abstract：WithslaginradiationzoneofcoppersmeltingwasteheatboilerasresearchobjecteffectofAl2O3additiononfusibilityofslagsamplesath

5、ightemperaturewasstudied.TheresultsshowthatmeltingtemperatureofslagsampleriseswithincreaseofAl2O3ratio(1%~16.7%).WhenAl2O3reaches20%attemperatureof1370℃theslagsampledoesnotpresentsofteningstate.Slagsampleswith16.7%Al2O3a

6、dditionwerekeptbeingburnedfonehourat1100℃mostoftheslagsamplesarestillinFe3O4phaseonlyweakFeAlspinelpeaksappear.TheacteristicpeaksofFeAlspinelaremeobviouswhentemperaturereaches1200℃thatisalargeamountofFeAlspinelisfmedatth

7、etargettemperature.ThermodynamicequilibriumcalculationresultscarriedoutbyFactSage7.2accdwithXRDresults.Keywds：Al2O3wasteheatboilerradiationzoneslagfusibilityISAProcess當(dāng)前銅冶煉仍以火法為主，其產(chǎn)量約占世界銅總產(chǎn)量的80%。艾薩熔煉法通過(guò)從爐頂插入熔體的噴槍噴入富氧空氣，浸

8、沒噴射產(chǎn)生湍動(dòng)熔池，使氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)激烈地進(jìn)行。艾薩熔煉強(qiáng)度大、爐料準(zhǔn)備簡(jiǎn)單，同時(shí)產(chǎn)生的煙氣溫度較高(1200℃)[1]。為降溫除塵、回收煙氣余熱和環(huán)保，需配備余熱鍋爐[2]。艾薩煉銅余熱鍋爐屬于多煙道式，分為輻射冷卻區(qū)、連接段及對(duì)流受熱區(qū)[3]。鍋爐煙道的結(jié)渣是余熱鍋爐普遍存在的問(wèn)題，尤其是輻射冷卻區(qū)的結(jié)渣尤為突出。從某種程度講，艾薩煉銅余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣不可避免[4]。因?yàn)?，在銅原礦中As、Zn、Pb等雜質(zhì)元素含量越高，原礦就越

9、經(jīng)濟(jì)，但同時(shí)，礦中含有的As、Zn、Pb越高，艾薩爐的配套設(shè)備余熱鍋爐輻射區(qū)就越是容易結(jié)渣。因?yàn)槲锪现幸陨?種元素的量越高，其進(jìn)入余熱鍋爐系統(tǒng)的量就越大，并且這幾種物質(zhì)大多以氣態(tài)和液態(tài)的形式進(jìn)入，對(duì)余熱鍋爐受熱面的粘結(jié)性會(huì)增大，導(dǎo)致其越容易結(jié)渣[56]。結(jié)渣輕則可使鍋爐傳熱效率下降l0%~20%[7]，重則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行乃至停產(chǎn)處理結(jié)渣。因此，研究受熱面結(jié)渣對(duì)鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義[8]。萬(wàn)軍等[9]在奧斯麥特熔煉爐上升

10、煙道采用結(jié)渣抑制劑對(duì)煙道結(jié)焦處理后，焦體變得干燥、松脆易于脫落和清理，煙道的結(jié)渣狀況得到了很大的改善。代杰等[10]研究了有效成分為4.95%MgO、2.11%CaO、8.01%SiO2、0.037%As的結(jié)焦抑制劑在奧斯麥特爐上的應(yīng)用，研究表明，通過(guò)添加結(jié)焦抑制劑，可以提高結(jié)渣物的熔點(diǎn)，得到干燥的、易碎的、不易粘附的高熔點(diǎn)化合物，灰渣可以通過(guò)自身重力、振打或吹灰器輕易被去除掉。而關(guān)于Al2O3對(duì)渣熔融性影響的研究較少，本文研究Al2O

11、3對(duì)艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣熔融特性的影響，結(jié)合XRD譜及SEMEDS分析結(jié)渣物相組成變化，為艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣控制提供理論基礎(chǔ)。收稿日期收稿日期：20181117基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金資助項(xiàng)目（U1602272）作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：黃曉艷(1985)，女，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士；通信作者通信作者：胡建杭(1976)，男，浙江杭州人，博士，教授.doi：10.3969j.issn.10077545.2019.02.003

12、2結(jié)果與討論結(jié)果與討論2.1Al2O3對(duì)結(jié)渣熔融溫度的影響對(duì)結(jié)渣熔融溫度的影響添加不同比例的Al2O3后，渣樣的4個(gè)特征溫度的變化如圖2所示。從圖2可以看出，隨著加入Al2O3比例的提高，渣的4個(gè)特征溫度DT、ST、HT、FT均有所提高。當(dāng)Al2O3的添加比例較低時(shí)，從1%~5%，4個(gè)特征溫度的變化比較緩慢；當(dāng)Al2O3的添加量為9.1%時(shí)，渣樣在1260℃軟化；當(dāng)Al2O3添加到16.7%時(shí)，在灰熔點(diǎn)測(cè)定儀上不能通過(guò)采集到的圖像來(lái)觀察

13、渣的形態(tài)變化，因?yàn)殡S著溫度的升高，爐膛內(nèi)的顏色已經(jīng)與灰錐的顏色融為一體，灰熔點(diǎn)測(cè)定儀采集到的圖片為一片白色（圖3）。當(dāng)溫度達(dá)1370℃時(shí)（已超過(guò)額定溫度70℃），停止加熱，灰錐與托板在灰熔點(diǎn)測(cè)定儀內(nèi)自然冷卻，當(dāng)冷卻到室溫時(shí)，取出灰錐與托板，其狀態(tài)與1280℃時(shí)在灰熔點(diǎn)測(cè)定儀中的狀態(tài)一致，即當(dāng)添加16.7%的Al2O3時(shí)，渣樣并沒有達(dá)到軟化狀態(tài)。012345610501100115012001250130013501400FTHTSTDT

14、Al2O3%溫度℃圖2Al2O3對(duì)余熱鍋爐結(jié)渣熔融特征溫度的影響對(duì)余熱鍋爐結(jié)渣熔融特征溫度的影響Fig.2EffectofAl2O3additiononfusiontemperaturesofslag(a)900℃(b)1200℃(c)1280℃圖3添加添加16.7%Al2O3的結(jié)渣在不同溫度下的形態(tài)的結(jié)渣在不同溫度下的形態(tài)Fig.3MphologiesofslagwithAl2O3additionof16.7%underdiffere

15、nttemperature2.2不同溫度下的物相分析不同溫度下的物相分析對(duì)添加16.7%Al2O3的渣樣進(jìn)行了XRD及SEMEDS分析，渣樣在不同溫度下的XRD譜如圖4所示。由圖4可知，在溫度為1100℃時(shí)，添加16.7%Al2O3后，渣的主要成分仍為Fe3O4，這與艾薩煉銅工藝有關(guān)，并與原渣XRD檢測(cè)結(jié)果一致。同時(shí)伴有微弱的鐵鋁尖晶石特征峰出現(xiàn)。當(dāng)溫度達(dá)到1200℃時(shí)，F(xiàn)e3O4特征峰減弱，而鐵鋁尖晶石的特征峰進(jìn)一步增強(qiáng)，說(shuō)明渣中的F