第二讲
奥斯麦特炉的熔炼过程控制
奥斯麦特炉熔炼是通过炉项插入的喷枪将富氧空气和燃料喷入竖式熔池内，浸没喷射产生湍动熔池，使氧化反应或还原反应激烈地进行造锍熔炼的熔炼方法。奥斯麦特工艺的核心是一根长16.31m的奥斯麦特喷枪，喷枪将富氧空气和燃油喷入熔融渣层，富氧空气的通过让喷枪外壁自然形成一层冷凝渣层，从而有效地保护了喷枪端部。喷枪采用两层同心套管，内管喷油，外管喷富氧空气，喷枪前部设置一个旋流器，将富氧空气和燃油混合均匀。但是在熔炼过程中，炉内气氛控制不好会发生泡沫渣问题。
一、泡沫渣的产生
1.问题描述
泡沫渣会产生于整个奥斯麦特炉熔炼过程中，对奥斯麦特炉的连续作业有很大的影响，在实际生产过程中，由于大量泡沫渣的产生造成奥斯麦特炉喷枪剧烈摆动，炉体晃动幅度加大，给生产安全带来巨大的隐患。通常在特殊情况下，等不及分析报告出具结果，无法及时调整生产工艺参数，导致生产不稳定。因此，需要通过快速观察渣的颜色、断面状况、烟气颜色、流动状态等现象，及时判断渣的含铅量，以此快速对应开展奥斯麦特炉工艺操作参数和物料配比调整，达到稳产高产的效果。
①富铅渣含铅的高低是奥斯麦特炉熔炼产生泡沫渣的根本原因。一般来说，随着渣含铅量的升高，产生泡沫渣的可能性增加，渣含铅以40%左右为转折点，如果渣含铅在40%以下，泡沫渣产生的可能性很小。
②喷枪空气流量的大小会影响泡沫渣产生的程度。在有泡沫渣存在的情况下，如果喷枪空气流量加大，则泡沫渣加重；反之，减小喷枪空气流量，则泡沫渣减弱，但不会消失。因此，喷枪空气流量的大小是加重或减弱泡沫渣的一个原因，但不是形成泡沫渣的根本原因。
③渣的流动性是形成泡沫渣的原因之一。在实践中，如果渣的流动性极差，黏稠度大，则此时产生泡沫渣的可能性极小；相反，如果渣的流动性极好，则此时泡沫渣就会产生，而且有时会很严重，在此种情况下，泡沫渣5分钟就可达到3.5m以上。
④由于奥斯麦特炉入炉物料的复杂性，无法做到长期保持稳定的物料配比，每个批次的物料成分差异比较大，给物料的配比也带来了极大的困难。根据数据分析其原因，物料中酸浸渣的配入量直接影响了奥斯麦特炉泡沫渣产生的难易程度，当酸浸渣配入量过多时，熔炼过程中更加容易产生泡沫渣。相反，当酸浸渣配入量比较少时，泡沫渣的产生量则相对变少了许多。
2.解决泡沫渣产生的根本措施
①合理搭配入炉物料配比，严格控制富铅渣SiO2/Fe：0.6%~1.5%；CaO/SiO2：0.3%~0.65%。奥斯麦特炉入炉物料分析如表8所示。
表8 奥斯麦特炉入炉物料分析（单位：%）
Pb Zn S Fe SiO2 CaO
35~45 ＜8 8~15 ＜7 ＜6 ＜2
②调整空气流量，在泡沫渣产生的情况下，可以在熔炼状态下适当减少空气流量，减少熔炼过程中因空气鼓入量过大造成熔池的剧烈搅动翻腾，从而达到稳定泡沫渣的效果。
③合理控制各项操作系数，控制熔炼过程与提温过程的富氧浓度，提温过程适当降低富氧浓度、加油量、进煤量、温度等，在调整参数时一定不能大幅度调整，应循序渐进，视熔炼情况而细心操作，也可以降低或减缓泡沫渣的形成。
通过以上措施极大地减少了泡沫渣的产生，可仍无法保证在熔炼过程中绝对不会产生泡沫渣，因此针对奥斯麦特炉炼铅工艺，我们也探讨出了在产生泡沫渣后，需要经过怎样的操作才能快速消除泡沫渣。产生轻微泡沫渣的主要迹象是：喷枪摆动较大、厂房振动较大、喷枪端压及背压较高、熔渣从三口（进料口、喷枪口、保温烧嘴口）喷溅等。应急处置方法为：停止进煤，降低进料量，喷枪提起至泡沫渣层，切记不可将喷枪插入过深，同时将喷枪的用油量加到400~1000L/h烧泡沫渣，待泡沫渣消除后，再组织正常的熔炼程序。
3.实施效果
经过不断的实践与优化，有效地解决了奥斯麦特炉熔炼过程中产生大量泡沫渣的难题，同时总结出一套完整的操作方法，对操作工进行系统的培训，让更多操作工掌握此项技能，大大降低了奥斯麦特炉熔炼的工艺难度，为奥斯麦特炉冶炼作业率和物料处理量的提升打下了一个很好的基础，为此类熔炼形式开辟出一条崭新的道路。
二、奥斯麦特炉熔炼过程中喷枪使用寿命短
1.问题描述
早期奥斯麦特炉投产，喷枪使用寿命短的问题比较严重。各种喷枪如下页图7、图9所示，两种口径的喷枪材料如下页图8所示。正常熔炼情况下，平均1.5天就需要对喷枪进行更换，每次换枪时间最短都在1小时左右，这不仅造成了奥斯麦特炉连续作业的时间缩短，同时也增加了大量的材料损耗；不仅给冶炼工人带来了极大的工作量，也给生产带来诸多不利的因素。为此对烧损的喷枪进行仔细检查，并结合实际生产过程中工艺参数的控制，对喷枪烧损的原因进行分析，总结出以下原因。
①喷枪末端钢材质量的好坏是决定喷枪使用寿命长短的主要因素。喷枪末端钢材分为普通不锈钢、253型不锈钢、310S型不锈钢、Co-Cr合金不锈钢。如果选用普通不锈钢和253型不锈钢这两种型号的钢材来作喷枪头，则使用寿命非常短；如果选用310S型不锈钢、Co-Cr合金不锈钢这两种型号的钢材，则喷枪的使用寿命会长一些，最好选用Co-Cr合金不锈钢。
②操作温度、喷枪空气流量、渣的流动性及操作方式也是影响喷枪使用寿命的原因。操作温度越高，则喷枪使用寿命越短，反之亦然；喷枪空气流量越小，则喷枪冷却效果就越差，喷枪使用寿命越短，反之亦然；渣含铅越高，渣的流动性越好，则越不利于挂渣，即使喷枪挂了渣，渣也很薄，不利于保护喷枪，导致喷枪烧损严重；在操作喷枪的过程中，如果插入过深，造成铅层和喷枪末端直接发生接触，会使喷枪末端快速磨蚀。
③加油升温熔池是烧损喷枪最严重的情况之一。在喷枪加油率为1200L/h的情况下，加热熔池或融化冻结熔池时喷枪烧损是最严重的，平均每支喷枪使用寿命不超过8h。在熔炼模式下，如果喷枪加油率超过800L/h，此时也容易烧损喷枪。这是因为燃烧引起的磨蚀与富铅渣造成的磨蚀明显不同。烧坏的喷枪朝末端越来越薄，而富铅渣磨蚀的喷枪像被砍掉一样。
2.解决措施
①选用好的钢材来制作喷枪，如310S型不锈钢或Co-Cr合金不锈钢。
②操作温度不宜过高，且不能插入熔池太深，保持合理的渣型，使喷枪容易挂渣，并且具有一定厚度。
③确保流过喷枪的空气流量达到要求，让喷枪在熔体中得到充分冷却。在相同的条件下，尽量使用小口径喷枪，这样可以更好地满足喷枪的空气流量。喷枪使用寿命与空气流量的关系如表9所示。
表9 喷枪使用寿命与空气流量的关系
喷枪直径
（内径） /mm 喷枪使用寿命较长的空气
流量/Nm3/s 喷枪使用寿命
中等的空气
流量/Nm3/s 喷枪使用寿命较短的空气
流量/Nm3/s
273 ≥5.0 4.0~5.0 <4.0
219 ≥ 3.0 2.5~3.0 <2.5
④加热熔池时，喷枪不宜长时间停留在熔池中，间隔一定时间应把喷枪提出熔池，冷却后再进入，如此反复升温熔池。在融化冻结熔池时，最好在熔炼模式下适当加入一些品位较高的精矿，使其在喷枪搅拌的情况下自然熔化，这样有助于提升喷枪的使用寿命。
⑤不断提高操作工的操作水平，在实践中不断摸索并确定喷枪头在熔池中的正确位置，经过不断实验，喷枪插入熔池深度保持在300~500mm最为合适。
3.实施效果
通过快速取奥斯麦特炉渣样观察渣子状态，来判断物料变化尤为重要。经过对喷枪的材料选择以及喷枪使用过程中各项参数的调整，成功提升了喷枪的使用寿命，喷枪的使用寿命从原来不到1天逐步提升到6天以上，每年可节省成本200余万元，同时减少了奥斯麦特炉熔炼过程中换枪所浪费的时间，奥斯麦特炉作业率得到极大的提高。
引 言 01
第一讲 奥斯麦特炉熔炼工艺原理 03
一、作业原理 04
二、奥斯麦特炉冶炼工艺介绍 06
第二讲 奥斯麦特炉的熔炼过程控制 11
一、泡沫渣的产生 12
二、奥斯麦特炉熔炼过程中喷枪使用寿命短 17
三、奥斯麦特炉熔炼过程中烟尘量过大 23
第三讲 富铅渣渣型控制及肉眼观察要领 29
一、熔炼过程中炉况频繁恶化 31
二、精确物料配比 32
三、实施效果 34
第四讲 排放过程控制 35
一、排放过程中渣口出铅问题 36
二、排放过程产生喷溅 38
第五讲 侧吹还原炉还原熔炼工艺原理 41
一、侧吹还原炉作业原理 42
二、侧吹还原炉冶炼工艺介绍 44
第六讲 侧吹还原炉熔炼过程控制 47
一、还原过程中当炉内反应过于剧烈，
热渣口出现翻渣情况 48
二、喷枪使用寿命短 50
三、侧吹还原炉长时间停炉保温后隔层
难化开的问题 53
后 记 58
