提高固定式陽極爐爐齡的攻關(guān)實踐

鐘榮貴

（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）傾動爐車間固定式陽極爐于2007年建成投產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)量為10萬t［1］。近年來貴冶銅產(chǎn)量逐年上升，固定式陽極爐在生產(chǎn)中單位時間內(nèi)處理高溫熔體的量越來越多，爐內(nèi)關(guān)鍵部位耐火材料損耗加快，在生產(chǎn)中后期，爐襯工作層頻繁出現(xiàn)狀況而影響生產(chǎn)。貴冶經(jīng)過多年的實踐摸索，通過對渣線區(qū)、加料門、爐頂、煙道等區(qū)域爐襯結(jié)構(gòu)的改進及其它相關(guān)措施的實施，解決了困擾爐窯長周期正常運轉(zhuǎn)的瓶頸問題，提高了爐體關(guān)鍵區(qū)域耐火材料的使用壽命，提高了爐齡，增加了單爐裝入量，取得了不錯的效益。

2 生產(chǎn)中后期的現(xiàn)狀及原因分析

固定式陽極爐是一種室式火焰爐，通過火焰的反射，同時借助爐頂、爐壁和熾熱氣體的輻射傳熱［2］，對耐火磚的損傷大，在生產(chǎn)中后期出現(xiàn)燒穿、漏煙、竄火、漏銅等現(xiàn)象，被迫提前停爐檢修或發(fā)生其它臨時性檢修，影響生產(chǎn)。經(jīng)過分析，影響爐體在生產(chǎn)中后期頻繁出現(xiàn)問題的原因主要有以下幾點：（1）爐襯工作溫度高，溫差變化大，易造成耐火磚崩裂或剝落［3］；（2）爐襯長期承受高溫爐渣和銅锍的侵蝕作用，煙氣沖刷厲害，爐襯燒損過快；（3）固定式陽極爐渣線區(qū)爐墻、加料門、爐頂、煙道等區(qū)域砌體結(jié)構(gòu)不理想，制約爐齡的提高。

3 技術(shù)方案和措施

3.1 煙道砌體的改進

固定式陽極爐煙道爐襯材質(zhì)原設(shè)計為高鋁質(zhì)耐火材料，由于煙道高溫?zé)煔鉀_刷厲害，在實際的生產(chǎn)過程中，煙道砌體頻頻出現(xiàn)耐火磚燒損過快、砌體開裂、縫隙增大甚至局部坍塌等現(xiàn)象，影響生產(chǎn)的正常進行。為此，貴冶在2010年將煙道砌體的材質(zhì)更改為直接接合鎂鉻質(zhì)耐火材料［4］，同時將保溫層由原設(shè)計的輕質(zhì)保溫磚更改為珍珠巖耐火澆注料，增強煙道砌體的抗沖刷性能，延長砌體壽命。

3.2 爐墻砌體結(jié)構(gòu)的改進

為了提高爐齡，增加單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，貴冶通過自身的探索與實踐，對爐墻砌體進行了一系列的改造：

（1）提高渣口的高度，抬高80mm，渣口標(biāo)高由原設(shè)計的2060mm變更為2140mm（見圖1）。

圖1 改進前后渣口標(biāo)高和加長磚后的爐墻示意圖

（2）改變加料門磚型，將原設(shè)計的磚型尺寸由380×225×76 更改為 460×225×76。

（3）將加料門底部爐墻在原有的基礎(chǔ)上提高100mm，水平方向往爐內(nèi)延伸80mm。

（4）在爐墻砌體上每隔一定距離放置一層長磚，增強上下層砌體間的拉力，防止生產(chǎn)后期因渣線區(qū)損耗嚴重而造成上部砌體的崩塌。見圖1黑色部分為長磚。

（5）由于爐渣和銅锍的侵蝕作用厲害，原有設(shè)計的電熔半再結(jié)合結(jié)合鎂鉻磚已不能滿足生產(chǎn)的需求［5］，故將其更改為電熔再結(jié)合鎂鉻磚。相同牌號的電熔再結(jié)合鎂鉻磚氣孔率比電熔半再結(jié)合鎂鉻磚的氣孔率要小，高溫狀態(tài)下的抗侵蝕性能、抗沖刷性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都更好。

3.3 爐頂砌體結(jié)構(gòu)的改進

（1）改進爐頂?shù)鯍旖Y(jié)構(gòu)。爐頂?shù)鯍煸O(shè)計采用單個螺栓固定、吊掛橫梁兩端放在主梁上的方式（圖2），在生產(chǎn)加料過程中，加料車易撞擊到爐頂砌體，造成爐頂砌體的松動或垮塌，影響生產(chǎn)的正常進行。為此，貴冶2012年開始對4臺固定式陽極爐爐頂?shù)鯍斓姆绞竭M行了改進，首先設(shè)計了新的磚型、吊掛件；其次將爐頂耐火磚的吊掛方式更改為4個螺栓固定、雙卡口吊掛的方式，同時將吊掛橫梁的兩端在主梁上進行焊接加固（見圖3）。改進后的砌體承受機械撞擊的能力，抗擊熱脹冷縮致使?fàn)t體變形的能力得到了加強。

圖2 原設(shè)計爐頂?shù)鯍旆绞?/p>

圖3 改進后的爐頂?shù)鯍旆绞?/p>

（2）改變爐頂耐火磚材質(zhì)。爐頂砌體承受高溫?zé)煔獾臎_刷，原設(shè)計采用直接接合鎂鉻磚—QZMGe-12，在4臺固定式陽極爐投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)，爐頂砌體燒損過快，經(jīng)常出現(xiàn)爐頂竄火、燒穿、漏煙、垮塌等現(xiàn)象，被迫要停爐檢修。為此，貴冶將爐頂耐火磚材質(zhì)更改為經(jīng)過浸鹽工序的電熔半再結(jié)合鎂鉻磚［6］，這種磚強度大，抗沖刷性能較好，能夠滿足爐頂區(qū)域的工作要求。

4 改進效果和經(jīng)濟效益

（1）煙道的改進，提高了砌體的抗沖刷性能，降低了臨時檢修或停爐檢修的次數(shù)和概率，以減少1次停爐檢修來計算，約可為工廠避免690萬元（2d×115t/爐×30000元/t）的產(chǎn)值損失。

（2）爐體熔池區(qū)、加料門、渣口、渣線區(qū)等區(qū)域爐襯的改進，增加了單爐裝爐量約17噸，每年約可增加5000t陽極銅產(chǎn)量，約可為工廠增產(chǎn)1800萬元。

（3）爐頂?shù)母脑斐晒?，使得爐頂耐火材料可以堅持2個生產(chǎn)周期，減少了中間2次小修（每次約15層）、1次中修和4次零星檢修，約為工廠降低了生產(chǎn)成本（43t×5000元/t）21.5萬元，約節(jié)省了7.5萬元的檢修費用。

（4）爐體諸部位的改進，提高了反射爐爐齡（見表 1）。

表1 改進前后爐齡比較

從表1中可以看出，經(jīng)過一系列的改進措施，固定式陽極爐的平均爐齡不斷地取得新的突破，說明這些改進措施是卓有成效的。爐齡的提高，也為工廠帶來了巨大的經(jīng)濟效益，以反射爐裝入量120～130t，產(chǎn)出量115t，30000元/t為計算基準(zhǔn)，2013年在考核爐齡310爐的基數(shù)上為工廠增加了30360萬元的產(chǎn)值，2014年在考核爐齡336爐基數(shù)上為工廠增加了20700萬元的產(chǎn)值，經(jīng)濟效益相當(dāng)顯著。

5 結(jié)束語

固定式陽極爐爐襯的一系列改造取得了良好的效果，為工廠提供了更穩(wěn)定的爐窯砌體，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟收益。但在生產(chǎn)過程中，固定式陽極爐煙道和爐頂在生產(chǎn)后期仍然會出現(xiàn)耐火磚松動、膨脹過大、鋼結(jié)構(gòu)變形、開裂、縫隙過大、竄火等影響生產(chǎn)的現(xiàn)象，需要在今后的生產(chǎn)維修實踐過程中進一步改進，解決在生產(chǎn)后期碰到的瓶頸問題。

［1］李文峰. 固定式陽極爐燃燒系統(tǒng)的改進[J]. 銅業(yè)工程, 2013(5):25.

［2］王學(xué)濤, 曹玉春, 蘭澤全. 工業(yè)爐窯節(jié)能技術(shù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.

［3］貴溪冶煉廠. 貴溪冶煉廠熔煉車間培訓(xùn)教材(筑爐部分) [M]. 貴溪:貴溪冶煉廠， 1996:28-30.

［4］顏志剛, 李剛. 固定式精煉爐的改進[J]. 銅業(yè)工程, 2013(3):57-59.

［5］王建鋒, 陳雯, 沈強華. 回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉渣物化性能分析[J]. 南方金屬, 2006(5):16-18.

［6］黃文華. 回轉(zhuǎn)式陽極精煉爐耐火材料的選定及設(shè)計[J]. 有色冶金節(jié)能, 2002(1):5-7.