江銅貴冶回轉(zhuǎn)式精煉爐技術(shù)進步

顏志剛

(江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠(以下簡稱貴冶)是國家“六五”計劃的重點工程，國務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)的22個成套引進項目之一，主工藝流程及設(shè)備分別從日本和芬蘭引進，工廠最初設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)電銅20萬t，分二期建設(shè)，一期工程為年產(chǎn)銅9萬t電銅，二期工程分兩步進行，二期一步年產(chǎn)15萬t電銅，二期二步20萬t電銅[1]。在二期工程完工達產(chǎn)后，貴冶迎來了第三次發(fā)展機遇:三期工程國家批準(zhǔn)開工建設(shè)，年產(chǎn)量由20萬t電銅提高到40萬t電銅[2]。30萬t銅冶煉工程建成達產(chǎn)及幾個挖潛工程順利實施后，貴冶2012年的產(chǎn)量計劃已達103萬t電銅。以下是伴隨貴冶發(fā)展過程，回轉(zhuǎn)式精煉爐技術(shù)進步的闡述。

2 與爐殼有關(guān)的改進

2.1 容量變化

貴冶一期工程設(shè)置了兩臺240噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐和一臺45T/H的圓盤澆鑄機，二期工程增建了兩臺350噸級的回轉(zhuǎn)式精煉爐和一臺85T/H的圓盤澆鑄機。三期工程建設(shè)時，一方面考慮到240噸級回轉(zhuǎn)精煉爐與350噸級回轉(zhuǎn)精煉爐操作系統(tǒng)相差很大，會給操作及維修人員的工作增加難度;另一方面考慮到為陽極精煉系統(tǒng)留一定的余量，使生產(chǎn)能力與40萬噸陰極銅產(chǎn)量相配套，因此，將一期兩臺240噸級回轉(zhuǎn)精煉爐更換為兩臺350噸級回轉(zhuǎn)精煉爐。在勞動力成本不斷增加及大型精煉爐相關(guān)技術(shù)日漸成熟的情況下，貴冶在30萬噸銅冶煉工程建設(shè)時，設(shè)計采用了600噸級回轉(zhuǎn)精煉爐，這樣既少了一套操作系統(tǒng)，又減少了操作人員，但停爐檢修一定會影響整個系統(tǒng)的的產(chǎn)量，這是不足于小爐型的地方。

2.2 端墻改進

一期的240噸級及二、三期的350噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐的端墻都是彈簧壓緊式，這種結(jié)構(gòu)，一方面，彈簧長期處在高溫狀態(tài)易失去彈性，而在生產(chǎn)時由于高溫及作業(yè)位置限定，無法及時更換，只能等計劃停爐檢修時再更換。另一方面，回轉(zhuǎn)式精煉爐的耐火磚爐襯損耗不均勻，為節(jié)省維修成本，檢修時采取局部挖修，這樣彈簧的可收縮性和新舊區(qū)域耐火磚的膨脹不一樣，會導(dǎo)致回轉(zhuǎn)精煉爐的端墻壓蓋不平行位移，從而出現(xiàn)銅液從不平行位移的端墻壓蓋縫隙中滲出的情況。第三，端墻如果損耗過大，還會出現(xiàn)半墻倒塌的情況。為了改變這種被動局面，30萬噸銅冶煉工程回轉(zhuǎn)精煉爐設(shè)計時，特意改變這種結(jié)構(gòu)，將其設(shè)計成球形端蓋，并增加了一圈加強筋，以防止意外膨脹損壞球形端蓋，球形端蓋的設(shè)計，可保證端墻不倒塌。但這種設(shè)計存在的不足是:如果耐火磚爐襯膨脹留設(shè)不夠，會導(dǎo)致膨脹擠壞加強筋板后再擠壞球形端蓋，這就要求砌爐時留設(shè)準(zhǔn)確膨脹縫。

2.3 氧化還原風(fēng)口及透氣磚口的增加

在30萬噸銅冶煉工程600噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐的設(shè)計中，因爐體變大，銅量多，氧化還原的量增加，為節(jié)省生產(chǎn)時間，設(shè)計了四個氧化還原風(fēng)口(350噸級精煉爐設(shè)有兩個氧化還原風(fēng)口)。為保證爐體內(nèi)的銅液氧化還原均勻，并且熱量能及時傳遞到爐底，減少上層銅液過熱，節(jié)省能源，保護爐襯，在600噸級回轉(zhuǎn)精煉爐的底部增加了10個透氣孔。由于透氣孔的設(shè)置，可使?fàn)t內(nèi)的銅液得到充分?jǐn)嚭?，使氧化還原均勻、及時，精煉一爐銅可節(jié)省3～4小時。設(shè)置透氣孔后，爐內(nèi)各部位的溫度能基本保持相近，不會有過熱區(qū)，因而爐齡一直在720爐次左右，比沒有透氣孔的350噸級回轉(zhuǎn)精煉爐的660爐最高記錄還多60爐次，這檢修頻率的降低，減少了檢修費用。2011年利用年修的機會，貴冶又將兩臺350噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐進行增設(shè)透氣孔改造，從改造后的使用效果看，氧化時間縮短了1小時，冷銅的處理量從每日100噸增加到240噸，如貴冶四臺350噸級的回轉(zhuǎn)式精煉爐全部增設(shè)透氣孔，就相當(dāng)于增加了一臺560噸級的傾動爐。

3 與爐襯有關(guān)的改進

3.1 耐火材料國產(chǎn)化

一期240噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐及配套煙氣爐的筑爐技術(shù)和耐火材料，全部隨機成套引進，筑爐在外國筑爐專家的指導(dǎo)下，由十五冶金建筑公司完成。貴冶通過消化資料和加緊自身人才培養(yǎng)，在進行二期設(shè)計時，工廠技術(shù)人員參與爐襯設(shè)計，并提出了耐火材料國產(chǎn)化的方案。在得到認證后，將二期兩臺350噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐及其附屬煙氣爐所用的670噸耐火材料全部國產(chǎn)化[3]。國產(chǎn)化后的17年生產(chǎn)實踐證明，國產(chǎn)耐火材料能滿足生產(chǎn)的需要。耐火材料的國產(chǎn)化，不僅為工廠節(jié)約了外匯及成本，而且為后期的生產(chǎn)維修找到了新的合格的耐火材供應(yīng)商，為后來緊急維修時耐火材料的及時供應(yīng)提供了保障。

3.2 爐口蓋的改進

一期240噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐的爐口蓋，設(shè)計是280mm厚的高鋁質(zhì)耐火搗打料，容易發(fā)生剝落，壽命只有三個月，不能滿足生產(chǎn)的要求。貴冶工程技術(shù)人員在了解情況分析原因后，采用了鋼纖維鎂鉻質(zhì)耐火澆注料，并將蓋厚減為180mm，澆注時用震動棒震實，固化一個星期后使用，其使用壽命能達一年，能與生產(chǎn)同步[4]。

3.3 燒嘴喇叭口改進

一期240噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐端墻上的燒嘴喇叭口，設(shè)計是用鎂質(zhì)搗打料搗打成型，其使用壽命只有5個月，它的損壞還影響到了整個端墻，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進行。貴冶工程技術(shù)人員，通過經(jīng)驗的積累，自行設(shè)計定型磚，通過組合砌筑形成燒嘴喇叭口，這樣的結(jié)構(gòu)能與整個爐體同步損耗，能滿足生產(chǎn)的要求。

3.4 磚型的統(tǒng)一及設(shè)計

貴冶回轉(zhuǎn)式精煉爐有240噸級(后被淘汰)、350噸級、600噸級三種爐型，其耐火磚的磚型最初的規(guī)劃都不一樣，如不整合統(tǒng)一，三個爐型及其附屬煙氣爐的耐火磚磚型有60多種，這勢必增加磚型的試制費及模具費，同時也為耐火磚的定購、日常管理及爐體施工管理帶來不便;作為備件用的耐火磚的型號多，儲磚量自然也多，占用資金也多;為此貴冶的工程技術(shù)人員進行了一系列耐火磚的統(tǒng)一及設(shè)計工作，最終將磚型降為35種。如原設(shè)計直通部是由兩種曲率半徑的楔形磚搭配砌筑，后改為一種曲率半徑的楔形磚;將幾種爐型的燒嘴磚統(tǒng)一成一種型號;幾種爐型的爐口磚統(tǒng)一成一種型號。600噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐的端墻磚型自己設(shè)計，由長方體改成了上下底面為正方形的臺體，并增加了端墻拱腳磚，砌法也由原來的死底端墻砌法，變成了活底端墻砌法，這樣也便于平時檢修。

4 爐體附屬設(shè)備的改進

4.1 爐口水套的改進

隨著產(chǎn)量的增加，爐口倒銅出渣的頻率加大，爐口的下部及兩側(cè)水套的冷卻效果顯現(xiàn)不足，爐口區(qū)的耐火磚損耗加快，并出現(xiàn)水套燒損及爐殼發(fā)紅，被迫停爐檢修的情況，影響了正常的生產(chǎn)。為改變這種狀況，貴冶工程技術(shù)人員將爐口的下部及兩側(cè)的水套由原來的60mm厚增加到120mm[5]，并加大水流量及改變水在水套內(nèi)的流向，以改善冷卻效果，保護爐口磚。此改造實施后，爐口的耐火磚損耗速度又能與爐體其它部位同步，能滿足生產(chǎn)的需要。

4.2 澆鑄溜槽的改進

澆鑄溜槽是回轉(zhuǎn)式精煉爐必不可少的附屬設(shè)備，它是將銅水引到澆鑄包澆鑄陽極板。隨著貴冶產(chǎn)能的不斷提升，回轉(zhuǎn)式精煉爐的出銅頻率也成倍增加，澆鑄溜槽經(jīng)常出現(xiàn)因燒穿或溢銅而停止?jié)茶T;耐火澆注料脫落而使?jié)茶T的陽極板成為廢板。澆鑄溜槽也一度成為制約生產(chǎn)的一個瓶頸。為改變這種狀況，一方面，江銅(貴溪)新技術(shù)公司通過現(xiàn)場考查后，自己配制了適合回轉(zhuǎn)式精煉爐溜槽使用的耐火澆注料。另一方面，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，增加了溜槽的坡度，從而加快了銅液的流速，減少了冷銅的粘結(jié)。第三，由專業(yè)的筑爐工施工，代替了原來的冶煉工帶民工修補的檢修辦法。專業(yè)筑爐工施工時，采取全部拆除重新澆注，并在澆注過程中，采用溜槽內(nèi)整體壓模震搗，使?jié)沧⒊尚偷牧锊鄢蔀橐粋€密實的整體。以上三項措施實施后，每制作一次，可出20～25爐銅，解決了生產(chǎn)的瓶頸。

4.3 煙氣處理附屬設(shè)備的改進

為落實國家的節(jié)能減排政策，貴冶提出了“安全第一，環(huán)保優(yōu)先”的口號，將環(huán)保提升到了工廠工作的首位，回轉(zhuǎn)式精煉爐煙氣的排放也進行了重新考慮。原來回轉(zhuǎn)式精煉爐排出的高溫?zé)煔饨?jīng)過煙氣爐完全燃燒后，通過稀釋風(fēng)將高溫?zé)煔?1200℃)降至400℃以下[6]，直接經(jīng)排煙風(fēng)機送到60m的煙囪放空。這個過程一方面排放的煙氣含塵多，另一方面，高溫?zé)煔獾臒崮鼙话装椎亓魇?。為改變這種狀況貴冶進行了改造，但由于場地受限，貴冶拆除了四臺350噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐附屬的煙氣爐，在其位置上各建了一臺立式余熱鍋爐及與其相配套的省煤器。不過這種改造，存在還原時產(chǎn)生的一氧化碳處理不當(dāng)，會發(fā)生爆炸的危險，這對工藝操作提出了更高的要求。安裝余熱鍋爐及省煤器后，高溫?zé)煔庠谕ㄟ^余熱鍋爐及省煤器降溫的過程中，大部分煙塵被吸附在鍋爐壁或沉降于灰斗內(nèi)，極大地減少了煙塵的外排，保證了煙氣達標(biāo)排放。四臺回轉(zhuǎn)式精煉爐余熱鍋爐投放使用后，每年可產(chǎn)余熱蒸汽9萬噸，經(jīng)濟效益可觀。在30萬噸銅冶煉工程的600噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐建設(shè)時，充分考慮了各方面的因素，既建了二次燃燒室，又配套建了余熱鍋爐，是現(xiàn)代化工廠最合理的設(shè)計。

5 結(jié)語

二十多年過去了，貴冶始終堅持走技術(shù)創(chuàng)新，自我發(fā)展之路，逐漸形成了自己的技術(shù)特色，為貴冶的發(fā)展帶來了強大的推動力，現(xiàn)已具備年產(chǎn)百萬噸電銅的能力，單廠產(chǎn)量屬世界第一，不過貴冶的管理還有很大的提升空間，技術(shù)進步無止境，貴冶人需不斷努力。近期貴冶工程技術(shù)人員又在嘗試將回轉(zhuǎn)式精煉爐的氧化還原風(fēng)口護板改成水套，渣線區(qū)的磚型重新設(shè)計，以達到與年度檢修同步，從而避免生產(chǎn)中停爐檢修，影響生產(chǎn)的情形。

[1]李貽煌.貴溪冶煉廠二期一步工程性能考核結(jié)果分析.江西銅業(yè)工程1999.(3):2－5.

[2]姜桂平、余齊漢.貴冶閃速煉銅20a的科技進步和發(fā)展.銅業(yè)工程.2006.(3):27－30.

[3]貴溪冶煉廠熔煉車間崗位培訓(xùn)教材(筑爐部分)1996.57－62.

[4]魯興華.貴冶“二爐一機”工程筑爐實踐.重有色冶煉.1996.(1):16－19.

[5]陶金文.影響陽極爐爐齡因素分析.江西銅業(yè)工程.1999.(2):22－24.

[6]朱祖澤.賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué).北京:科學(xué)出版社.2003.466－468.