第二講
奧斯麥特爐的熔煉過程控制
奧斯麥特爐熔煉是通過爐項插入的噴槍將富氧空氣和燃料噴入豎式熔池內，浸沒噴射產生湍動熔池，使氧化反應或還原反應激烈地進行造锍熔煉的熔煉方法。奧斯麥特工藝的核心是一根長16.31m的奧斯麥特噴槍，噴槍將富氧空氣和燃油噴入熔融渣層，富氧空氣的通過讓噴槍外壁自然形成一層冷凝渣層，從而有效地保護了噴槍端部。噴槍采用兩層同心套管，內管噴油，外管噴富氧空氣，噴槍前部設置一個旋流器，將富氧空氣和燃油混合均勻。但是在熔煉過程中，爐內氣氛控制不好會發生泡沫渣問題。
一、泡沫渣的產生
1.問題描述
泡沫渣會產生於整個奧斯麥特爐熔煉過程中，對奧斯麥特爐的連續作業有很大的影響，在實際生產過程中，由於大量泡沫渣的產生造成奧斯麥特爐噴槍劇烈擺動，爐體晃動幅度加大，給生產安全帶來巨大的隱患。通常在特殊情況下，等不及分析報告出具結果，無法及時調整生產工藝參數，導致生產不穩定。因此，需要通過快速觀察渣的顏色、斷面狀況、煙氣顏色、流動狀態等現像，及時判斷渣的含鉛量，以此快速對應開展奧斯麥特爐工藝操作參數和物料配比調整，達到穩產高產的效果。
①富鉛渣含鉛的高低是奧斯麥特爐熔煉產生泡沫渣的根本原因。一般來說，隨著渣含鉛量的升高，產生泡沫渣的可能性增加，渣含鉛以40%左右為轉折點，如果渣含鉛在40%以下，泡沫渣產生的可能性很小。
②噴槍空氣流量的大小會影響泡沫渣產生的程度。在有泡沫渣存在的情況下，如果噴槍空氣流量加大，則泡沫渣加重；反之，減小噴槍空氣流量，則泡沫渣減弱，但不會消失。因此，噴槍空氣流量的大小是加重或減弱泡沫渣的一個原因，但不是形成泡沫渣的根本原因。
③渣的流動性是形成泡沫渣的原因之一。在實踐中，如果渣的流動性極差，黏稠度大，則此時產生泡沫渣的可能性極小；相反，如果渣的流動性極好，則此時泡沫渣就會產生，而且有時會很嚴重，在此種情況下，泡沫渣5分鐘就可達到3.5m以上。
④由於奧斯麥特爐入爐物料的復雜性，無法做到長期保持穩定的物料配比，每個批次的物料成分差異比較大，給物料的配比也帶來了極大的困難。根據數據分析其原因，物料中酸浸渣的配入量直接影響了奧斯麥特爐泡沫渣產生的難易程度，當酸浸渣配入量過多時，熔煉過程中更加容易產生泡沫渣。相反，當酸浸渣配入量比較少時，泡沫渣的產生量則相對變少了許多。
2.解決泡沫渣產生的根本措施
①合理搭配入爐物料配比，嚴格控制富鉛渣SiO2/Fe：0.6%~1.5%；CaO/SiO2：0.3%~0.65%。奧斯麥特爐入爐物料分析如表8所示。
表8奧斯麥特爐入爐物料分析（單位：%）
Pb
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Zn
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S
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Fe
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SiO2
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CaO
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35~45
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＜8
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8~15
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＜7
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＜6
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＜2
|
②調整空氣流量，在泡沫渣產生的情況下，可以在熔煉狀態下適當減少空氣流量，減少熔煉過程中因空氣鼓入量過大造成熔池的劇烈攪動翻騰，從而達到穩定泡沫渣的效果。
③合理控制各項操作繫數，控制熔煉過程與提溫過程的富氧濃度，提溫過程適當降低富氧濃度、加油量、進煤量、溫度等，在調整參數時一定不能大幅度調整，應循序漸進，視熔煉情況而細心操作，也可以降低或減緩泡沫渣的形成。
通過以上措施極大地減少了泡沫渣的產生，可仍無法保證在熔煉過程中絕對不會產生泡沫渣，因此針對奧斯麥特爐煉鉛工藝，我們也探討出了在產生泡沫渣後，需要經過怎樣的操作纔能快速消除泡沫渣。產生輕微泡沫渣的主要跡像是：噴槍擺動較大、廠房振動較大、噴槍端壓及背壓較高、熔渣從三口（進料口、噴槍口、保溫燒嘴口）噴濺等。應急處置方法為：停止進煤，降低進料量，噴槍提起至泡沫渣層，切記不可將噴槍插入過深，同時將噴槍的用油量加到400~1000L/h燒泡沫渣，待泡沫渣消除後，再組織正常的熔煉程序。
3.實施效果
經過不斷的實踐與優化，有效地解決了奧斯麥特爐熔煉過程中產生大量泡沫渣的難題，同時總結出一套完整的操作方法，對操作工進行繫統的培訓，讓更多操作工掌握此項技能，大大降低了奧斯麥特爐熔煉的工藝難度，為奧斯麥特爐冶煉作業率和物料處理量的提升打下了一個很好的基礎，為此類熔煉形式開闢出一條嶄新的道路。
二、奧斯麥特爐熔煉過程中噴槍使用壽命短
1.問題描述
早期奧斯麥特爐投產，噴槍使用壽命短的問題比較嚴重。各種噴槍如下頁圖7、圖9所示，兩種口徑的噴槍材料如下頁圖8所示。正常熔煉情況下，平均1.5天就需要對噴槍進行更換，每次換槍時間最短都在1小時左右，這不僅造成了奧斯麥特爐連續作業的時間縮短，同時也增加了大量的材料損耗；不僅給冶煉工人帶來了極大的工作量，也給生產帶來諸多不利的因素。為此對燒損的噴槍進行仔細檢查，並結合實際生產過程中工藝參數的控制，對噴槍燒損的原因進行分析，總結出以下原因。
①噴槍末端鋼材質量的好壞是決定噴槍使用壽命長短的主要因素。噴槍末端鋼材分為普通不鏽鋼、253型不鏽鋼、310S型不鏽鋼、Co-Cr合金不鏽鋼。如果選用普通不鏽鋼和253型不鏽鋼這兩種型號的鋼材來作噴槍頭，則使用壽命非常短；如果選用310S型不鏽鋼、Co-Cr合金不鏽鋼這兩種型號的鋼材，則噴槍的使用壽命會長一些，最好選用Co-Cr合金不鏽鋼。
②操作溫度、噴槍空氣流量、渣的流動性及操作方式也是影響噴槍使用壽命的原因。操作溫度越高，則噴槍使用壽命越短，反之亦然；噴槍空氣流量越小，則噴槍冷卻效果就越差，噴槍使用壽命越短，反之亦然；渣含鉛越高，渣的流動性越好，則越不利於掛渣，即使噴槍掛了渣，渣也很薄，不利於保護噴槍，導致噴槍燒損嚴重；在操作噴槍的過程中，如果插入過深，造成鉛層和噴槍末端直接發生接觸，會使噴槍末端快速磨蝕。
③加油升溫熔池是燒損噴槍最嚴重的情況之一。在噴槍加油率為1200L/h的情況下，加熱熔池或融化凍結熔池時噴槍燒損是最嚴重的，平均每支噴槍使用壽命不超過8h。在熔煉模式下，如果噴槍加油率超過800L/h，此時也容易燒損噴槍。這是因為燃燒引起的磨蝕與富鉛渣造成的磨蝕明顯不同。燒壞的噴槍朝末端越來越薄，而富鉛渣磨蝕的噴槍像被砍掉一樣。
2.解決措施
①選用好的鋼材來制作噴槍，如310S型不鏽鋼或Co-Cr合金不鏽鋼。
②操作溫度不宜過高，且不能插入熔池太深，保持合理的渣型，使噴槍容易掛渣，並且具有一定厚度。
③確保流過噴槍的空氣流量達到要求，讓噴槍在熔體中得到充分冷卻。在相同的條件下，盡量使用小口徑噴槍，這樣可以更好地滿足噴槍的空氣流量。噴槍使用壽命與空氣流量的關繫如表9所示。
表9噴槍使用壽命與空氣流量的關繫
噴槍直徑
（內徑） /mm
|
噴槍使用壽命較長的空氣
流量/Nm3/s
|
噴槍使用壽命
中等的空氣
流量/Nm3/s
|
噴槍使用壽命較短的空氣
流量/Nm3/s
|
273
|
≥5.0
|
4.0~5.0
|
<4.0
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219
|
≥ 3.0
|
2.5~3.0
|
<2.5
|
④加熱熔池時，噴槍不宜長時間停留在熔池中，間隔一定時間應把噴槍提出熔池，冷卻後再進入，如此反復升溫熔池。在融化凍結熔池時，最好在熔煉模式下適當加入一些品位較高的精礦，使其在噴槍攪拌的情況下自然熔化，這樣有助於提升噴槍的使用壽命。
⑤不斷提高操作工的操作水平，在實踐中不斷摸索並確定噴槍頭在熔池中的正確位置，經過不斷實驗，噴槍插入熔池深度保持在300~500mm最為合適。
3.實施效果
通過快速取奧斯麥特爐渣樣觀察渣子狀態，來判斷物料變化尤為重要。經過對噴槍的材料選擇以及噴槍使用過程中各項參數的調整，成功提升了噴槍的使用壽命，噴槍的使用壽命從原來不到1天逐步提升到6天以上，每年可成本20，同時減少了奧斯麥特爐熔煉過程中換槍所浪費的時間，奧斯麥特爐作業率得到極大的提高。
