锌精馏碳化硅塔盘加工技术的发展.pdf

锌精馏碳化硅塔盘加工技术的发展 杨立新 （韶关冶炼厂， 广东韶关“） 摘要简要介绍碳化硅制品特性及在精馏塔中应用， 对手工加工的斜口塔盘和机械加工的 平口塔盘两种塔盘加工方法进行比较， 同时， 对铣磨床加工平口塔盘进行了一系列完善。 关键词斜口塔盘； 平口塔盘； 铣磨床 中图分类号’“文献标识码文章编号“* *, （“） , ’ 作者简介杨立新 （“-.- ） ， 男， 湖南岳阳人， 工程师 韶关冶炼厂采用火法精炼生产精锌。精 馏塔一直使用手工加工的碳化硅斜口塔盘建 造。塔盘通过 “,/高温烧制而成， 其表面 生成一层釉质层， 施工中为确保塔盘与灰浆 粘结良好， 必须除去灰口釉质层， 但碳化硅制 品硬度接近金刚石， 长期来， 一直没找到合适 磨具， 只能采用手工加工斜口塔盘。我厂精 馏塔在使用中经多次攻关， 铅塔平均塔龄已 由过去几个月提高到 “’ 个月， 镉塔平均寿命 已达 , 个月， 但与国外机械加工的平口塔盘 使用寿命 0 年相比仍有一定差距。虽然 我们的塔盘质量稳定在一个较高水平， 砌筑 质量不断提高， 灰浆质量不断改善， 但手工加 工的斜口塔盘， 在使用中常出现灰缝漏锌现 象， 影响炉龄。手工加工的斜口塔盘已成为 制约塔龄延长的一个重要因素。为延长炉 龄， 尽快实现机械化加工塔盘， “--’ 年， 我厂 购置一台铣磨床加工平口塔盘， 经半年多努 力， 已成功加工并组装好一套平口塔盘， 许多 指标达到较高水平， 由于国内首次使用铣磨 床加工平口塔盘， 根据实际情况对铣磨床进 行了一系列完善， 使铣磨床加工塔盘优势不 断显现， 实现了国内塔盘加工技术由手工到 机械化的飞跃， 对延长精馏塔炉龄将起到重 要作用。 “碳化硅制品的性质 碳化硅制品是指以碳化硅为主要原料而 制得的主晶相为碳化硅的耐火制品。按制品 结合相性质， 主要有氧化物结合碳化硅制品， 直接结合碳化硅制品和氮化物结合碳化硅制 品。目前， 我厂锌精馏塔使用碳化硅制品均 为粘土结合碳化硅制品， 该制品一般呈黑灰 偏黑色， 表面有一层棕色釉质层覆盖。 碳化硅制品硬度大于 - 模氏硬度， 接近 金刚石， 常用于磨料工业。另外， 该制品高温 强度大， 热膨胀系数小， 耐磨性强， 更主要的 是具有较高的导热性， 其导热率远高于一般 耐火材料， 常用于有色冶炼中的蒸馏器， 精馏 塔托盘， 熔炼金属坩埚， 隔焰炉等。 碳化硅制品耐氧性差， 水蒸汽、 金属氧化 物和熔融金属在 “/以上对碳化硅制品 产生破坏作用， 尤其是对含铁、 镁组分阻抗非 常低。 碳化硅塔盘在锌精馏塔中的 应用 精馏塔用于火法精炼粗锌。这种精馏塔 ’ 万方数据 操作已有 “ 年历史， 在具有高热导率的所谓 “碳化硅” 制品的耐火材料问世之前， 这种锌 精炼工艺无法实现， 由于碳化硅制品出色的 导热率， 这种材料被用于砌筑提取锌金属的 精馏塔。 精馏塔提取锌技术通过铅塔和镉塔完 成。两座铅塔和一座镉塔串联。熔融粗锌分 两步蒸馏。第一步熔融粗锌加入铅塔， 部分 锌蒸发得到脱铅的锌镉蒸气， 该蒸气经冷凝 后引入镉塔进行第二步蒸馏。在镉塔中， 全 部镉被蒸发得到高镉锌蒸气， 同时产出精锌。 铅镉塔都由一座长方形碳化硅塔盘组 成， 碳化硅塔盘基本上分为两类 下部为蒸发 盘， 设置在燃烧室中， 蒸发盘应尽量将热传给 熔体， 尽量增大熔体与塔盘壁的接触面积， 蒸 发盘呈 型。上部冷凝段砌平底塔盘， 为蒸 气冷凝提供了较大散热面积。除这两种盘 外， 还有一些过渡盘， 如底盘、 空盘、 加料盘和 顶盘。 所有塔盘在其底部都有一个回流孔， 金 属蒸气经该孔由下一块塔盘进入上一块塔 盘， 回流孔四周设有小凸台， 让塔盘保存薄薄 一层锌液， 塔盘回流孔交错设计， 迫使上升蒸 气与回流液沿塔盘方向作逆向水平运动， 加 强气液热传递。 加热炉嘴安装在燃烧室顶部， 火焰从蒸 发段上部垂直加入塔体， 蒸发锌所需热量都 是通过蒸发段塔壁传入。 锌精馏塔在使用中， 气液两相共存， 对塔 体气密性要求相当严格， 尤其是塔在使用中 由于多种因素的影响， 塔内蒸气压力波动较 大， 对灰缝存在一定冲击作用， 因此， 对塔盘 灰缝质量要求相当高， 而塔盘加工质量的好 坏直接影响灰缝质量， 也将影响炉龄的延长， 故塔盘加工质量成为制约塔龄延长的一个重 要因素。 手工加工斜口塔盘 目前， 我厂锌精馏塔盘主要有 “ ’ *，,“’,“，*,’ *, 三种规格， 塔盘壁厚为 -， 一座 塔一般高度达 - . “， 自重接近 “/， 塔盘 在使用中内部存锌， 其重量远大于 “/。为 确保塔盘安全可靠长期使用和塔盘灰口有效 接触面积及塔盘砌筑时灰缝质量， 塔中每块 塔盘水平和垂直误差要求相当严格， 加工时， 对两块塔盘接合面要求高， 因此， 施工前， 必 须对每座塔按要求进行加工和预安装， 并派 专人验收。 “手工加工方法 塔盘在生产中， 由于尺寸大， 重量大， 生 产出的塔盘都会存在扭曲和弯曲变形， 塔盘 手工加工时其加工量和难度明显增加， 若为 平口塔盘， 加工时很难找到其水平面且加工 量非常大， 甚至会影响到整座塔的标高和加 工质量， 同时， 为保证塔盘加工完后灰口保持 较大接触面积， 长期来， 塔盘一直采用斜口塔 盘。在加工过程中， 手工加工无法确保塔盘 上下加工面的平行度， 加工时只能采用垒加 法， 即每座塔加工时， 先固定好加工底座， 用 刨锤刨去灰口釉质层， 然后进行精细加工， 并 用水平尺控制加工平面水平度， 下一块盘要 加工时， 先刨去灰口釉质层， 然后与前一块已 加工好的盘进行透光检查， 检查完后将这块 盘取下进行精细加工， 直至透光检查合乎要 求， 整个加工过程中， 下一块盘加工只能以它 前一块作为基础， 且加工好的塔盘依次垒在 一起， 直至整座塔加工完毕。 “塔盘加工组装验收技术指标 垂直误差0 “12每块，0 2全 高； 水平误差0 “1-； 塔盘组装验收时， 应先将灰口清扫干净， 上下两块盘干垒时相 互推磨， 接触面积大于 *“3， 灯光检查不透 光， 回流盘允许有若明若暗的微光， 但以不看 见灯丝为宜。 “手工加工塔盘存在问题 （） 塔盘加工时， 都是以前一块为基础加 工， 加工好的塔盘没有互换性， 只能按加工时 的顺序编号， 且施工时只能按编号进行， 组装 时， 应准确测量好垂直和水平误差， 并详细记 万方数据 录以便指导施工。 （） 塔盘加工时存在内张口现象， 这些部 位将成为塔盘使用时最薄弱的环节。 （“） 斜口塔盘砌筑好后， 由于重力作用， 内壁灰浆下滑， 灰浆与塔盘局部粘结不好， 从 每次拆塔情况来看， 灰口上都有锌的渗入且 渗入面大， 有时深度接近塔盘外壁。 （） 从每次停炉来看， 塔盘本身没有发现 质量问题， 塔壁也没有明显腐蚀现象， 主要是 由于灰口漏锌造成停炉较多， 而国外主要是 因使用时间太长， 塔壁腐蚀变得较薄， 导致塔 盘本身漏锌严重而停炉。 铣磨床加工平口塔盘 “机械加工原理 铣磨床加工平口塔盘， 首先通过调整工 作台导轨水平度来确保加工平面水平度， 其 次是调整工作台与铣磨床的平行度来确保每 块塔盘上下加工面的平行度， 同时也确保了 所有塔盘加工面的平行度， 避免了手工加工 的最大缺点， 即以前一块加工好的塔盘作为 加工基础。 “机械加工平口塔盘第一座塔组装验收 指标 水 平 误 差 “’’；垂 直 误 差 ’’每块， “’’全高； 每块盘之间 的间隙缝 * “’’。 “铣磨床加工平口塔盘技术完善 国内首次使用铣磨床加工平口塔盘， 加 上塔盘本身扭曲弯曲变形， 给塔盘加工带来 较大难度， 刚开始加工出来的塔盘水平误差 大， 尤其是塔盘组装时局部间隙缝达 ’’ 以上， 为确保塔盘加工质量， 让铣磨床尽快发 挥其优势， 经多次实践与探索， 对铣磨床进行 了一系列完善工作。 （,） 进刀量凭经验操作， 有时进刀量大 时， 磨刀易产生火花， 磨刀寿命明显下降， 同 时， 由于塔盘较脆， 加工时塔盘掉边角严重， 加工面上也有明显刀痕， 影响加工质量， 改为 数显自动控制且严格控制每次进刀量， 确保 加工质量。 （） 铣磨时冷却水带有一定的碳化硅微 粉， 磨盘横梁导轨没有密封， 含有微粉的水溅 到横梁上后， 造成横梁磨损严重， 缩短了横梁 使用寿命， 造成加工精度明显下降， 将横梁改 为密封油浸式导轨， 保证加工质量。 （“） 塔盘固定采用液压夹紧装置， 由于塔 壁高且薄， 毛坯脱模后， 壁向外有微量倾斜， 制品烧制后， 其釉面较为粗糙， 液压夹紧时， 盘的一边会离开工作台有 “’’ 左右， 给加工 造成较大误差， 几乎没法加工出合格品， 经多 次实践探索， 对塔盘夹紧装置进行了适当修 改， 同时制订了更为合理的夹紧顺序， 避免了 夹紧时塔盘部分离开工作台， 保证了加工质 量。 经过一系列完善， 铣磨床很快在加工平 口塔盘上发挥了优势， 第一座塔盘经组装验 收， 许多指标达到较好水平。尤其是从第一 座平口塔盘现场施工结果来看， 平均灰缝小 于 -’’， 比手工加工塔盘灰缝下降约 ’’， 水平误差相当小， 从开炉一段时间 来看， 避免了过去手工加工塔盘开炉不久灰 口漏锌现象， 为延长炉龄提供了有力保证。 结论 （,） 机加工的平口塔盘砌筑灰缝小， 灰口 接触面大， 尤其是塔盘由斜口改为平口且机 械加工的塔盘加工质量明显优于手工加工的 加工质量， 砌筑灰缝质量易保证， 避免了开炉 不久灰口漏锌现象的发生， 为延长炉龄创造 了有利条件。 （） 平口塔盘投入使用， 塔龄延长， 塔的 维修周期延长， 单塔产量增加， 减少了维修费 用， 降低了能耗， 生产成本明显下降， 经济效 益十分显著。 万方数据