貴溪冶煉廠轉(zhuǎn)爐爐齡生產(chǎn)實(shí)踐

章茂福

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

2012年貴冶開始技經(jīng)指標(biāo)對標(biāo)管理工作，轉(zhuǎn)爐爐齡作為貴冶16個對標(biāo)指標(biāo)之一，貴冶9臺轉(zhuǎn)爐全面進(jìn)入對標(biāo)管理體系，不僅對標(biāo)國內(nèi)同行業(yè)，更與國外同行業(yè)最好指標(biāo)對標(biāo)。對標(biāo)前貴冶轉(zhuǎn)爐爐齡在國內(nèi)僅是中上等水平，轉(zhuǎn)爐爐齡多年無重大突破；與世界一流東予冶煉廠差距相當(dāng)明顯，東予冶煉廠轉(zhuǎn)爐爐齡早就達(dá)到300爐次，2015年平均爐齡更高達(dá)373爐次。對標(biāo)國內(nèi)外，發(fā)現(xiàn)問題，探索技術(shù)手段和管理辦法，優(yōu)化生產(chǎn)組織和技術(shù)革新，解決影響轉(zhuǎn)爐爐齡的關(guān)鍵因素，使貴冶轉(zhuǎn)爐爐齡達(dá)到一流水平。

2 現(xiàn)狀分析

貴冶熔煉車間目前共有PS轉(zhuǎn)爐9臺，其中一系統(tǒng)6臺，尺寸為φ4.0×11.7m；二系統(tǒng)3臺，尺寸為φ4.5m×13.0m。貴冶轉(zhuǎn)爐目前采用的吹煉模式為不完全期交互吹煉，一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐日作業(yè)爐次為7.5爐次/天，送風(fēng)時率為80%，B期富氧濃度為22%～23%，送風(fēng)量為31000～33000Nm3/h；二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐日作業(yè)爐次為4.20爐次/天，送風(fēng)時率為82.05%，B期富氧濃度為22%～23%，送風(fēng)量為39500～43500Nm3/h；而影響轉(zhuǎn)爐爐齡主要限制因素在于風(fēng)口和爐口耐火材料消耗程度，其中風(fēng)口對轉(zhuǎn)爐爐齡起著決定性作用。

從2007年開始，熔煉老系統(tǒng)的爐壽命基本穩(wěn)定在215爐次左右，而后幾年基本無突破，尤其2008年轉(zhuǎn)爐爐壽命僅有206爐次，年平均筑爐12次，二系統(tǒng)2007年8月建成投產(chǎn)以后，轉(zhuǎn)爐爐壽命偏低、噸銅耐火材料的消耗居高不下，制約了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，2008年二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐最高爐壽命為177爐次，2009年平均爐壽命為192爐次。爐壽命太短，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，維修及材料費(fèi)用也急劇增加。

為適應(yīng)滿足貴冶增產(chǎn)要求，轉(zhuǎn)爐爐壽命必須要有較明顯的提高，對影響轉(zhuǎn)爐爐壽命的指標(biāo)進(jìn)行對策實(shí)施，一是風(fēng)口耐火磚材質(zhì)和筑爐砌筑水平，減少耐火材料庫存時間，提高耐火材料使用時效性，筑爐過程要有效監(jiān)控和管理；二是在生產(chǎn)過程中，減少設(shè)備故障率，優(yōu)化各項(xiàng)對爐壽命影響的參數(shù)，進(jìn)而提高轉(zhuǎn)爐壽命［1-4］。

3 具體措施

3.1 精細(xì)生產(chǎn)組織

（1）根據(jù)全年生產(chǎn)計(jì)劃，安排轉(zhuǎn)爐每月、每天爐產(chǎn)量，確保轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)按計(jì)劃有效實(shí)施。在每天的作業(yè)計(jì)劃中，根據(jù)冰銅量及時調(diào)整轉(zhuǎn)爐周期停風(fēng)時間、風(fēng)量和氧量，使總冰銅量在控制范圍。避免出現(xiàn)銅多時冰銅處理量加大造成轉(zhuǎn)爐吹煉時間過長；銅少時轉(zhuǎn)爐等料時間長。減少非正常時間，進(jìn)而優(yōu)化轉(zhuǎn)爐正常節(jié)奏，避免爐內(nèi)溫度急劇波動，降低風(fēng)眼故障率，有效保持爐內(nèi)溫度。

（2）合理安排轉(zhuǎn)爐冰銅量，合理的轉(zhuǎn)爐進(jìn)料量對吹煉時間最高效，有效掌控轉(zhuǎn)爐吹煉時間。轉(zhuǎn)爐每爐次冰銅處理量數(shù)據(jù)見表1，從圖表1 可知2016年，一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冰銅處理量由2014年的194t/爐次調(diào)整為2016年189t/爐次；二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冰銅處理量由2016年270t/每爐次調(diào)整為2016年的265t/爐次。雖然單爐轉(zhuǎn)爐冰銅處理量降低，但爐作業(yè)時間縮短分別縮短22min和38min，日作業(yè)爐次分別提高了0.35和0.14爐次，通過核算，日處理冰銅量不僅沒有減少，相應(yīng)還增加了28t和16t。日作業(yè)爐次的提高為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐整體爐齡的提高創(chuàng)造了有利條件。

表1 轉(zhuǎn)爐冰銅裝入量相關(guān)數(shù)據(jù)對比

3.2 精準(zhǔn)控制相關(guān)指標(biāo)

轉(zhuǎn)爐吹煉送風(fēng)量、S期、B期富氧率，渣含硅、造渣期、造銅期爐內(nèi)溫度等這些都是轉(zhuǎn)爐操作過程中的關(guān)鍵控制參數(shù)，對轉(zhuǎn)爐爐壽命影響較大。

（1）大膽推進(jìn)“高風(fēng)量低壓力吹煉”模式，盡量提高送風(fēng)量。通過近兩年的摸索結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究，高風(fēng)量低壓力吹煉模式有二方面優(yōu)勢：第一、縮短爐作業(yè)時間，提高日作業(yè)爐次，減少風(fēng)口區(qū)耐火磚因周期停風(fēng)時間長造成風(fēng)口區(qū)溫度底，使風(fēng)口區(qū)耐火磚一直控制在相對較高溫度區(qū)間內(nèi)（穩(wěn)定風(fēng)口區(qū)耐火磚溫度，防止因風(fēng)口區(qū)耐火磚溫度波動大造成耐火磚爆磚）；第二、能使高溫反應(yīng)區(qū)遠(yuǎn)離風(fēng)口區(qū)，降低風(fēng)口區(qū)的熱負(fù)荷，從而降低風(fēng)口區(qū)耐火磚的消耗速度。為達(dá)到高風(fēng)量低壓力吹煉效果，車間通過合理調(diào)整每一爐次的裝入量，減小風(fēng)口區(qū)的熔體靜壓，以達(dá)到讓高溫反應(yīng)區(qū)遠(yuǎn)離風(fēng)口區(qū)的目的，降低風(fēng)口區(qū)的熱負(fù)荷，提高風(fēng)口區(qū)耐火磚使用時間。

（2）合理控制吹煉溫度，根據(jù)爐內(nèi)溫度及時調(diào)整S期、B期富氧率，嚴(yán)格把控粗銅和渣的溫度在合理期間小范圍內(nèi)波動，避免高溫加快耐火磚損耗。經(jīng)過多年培訓(xùn)和摸索，現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐粗銅終點(diǎn)溫度90%能控制在1140～1180℃合理范圍之間。

（3）嚴(yán)格控制渣含硅：嚴(yán)格控制渣含硅在21%～23%之間，在確保吹煉渣型的前提下，渣含硅越低，對爐襯維護(hù)越有利，通過加強(qiáng)對渣含硅的監(jiān)控，及時調(diào)整工藝參數(shù)，盡量降低渣含硅，減輕風(fēng)口區(qū)耐火磚的化學(xué)侵蝕。

從上述數(shù)據(jù)可知：渣含硅嚴(yán)格按照目標(biāo)控制，盡可能在合理范圍內(nèi)減少波動，有效降低弱酸性硅酸鹽對耐火材料的損傷。

3.3 冷料加入全流程控制

（1）轉(zhuǎn)爐工序冷料加入合理搭配，轉(zhuǎn)爐造渣、造銅發(fā)應(yīng)是半放熱發(fā)應(yīng)［4］。為有效調(diào)控轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)發(fā)應(yīng)溫度，根據(jù)造渣、造銅不同情況加入含銅成分不同的物料（以下稱為“冷料”）來控制爐內(nèi)發(fā)應(yīng)溫度。冷料的加入方式主要有兩種，第一種為方式是將冷料通過裝載車人工裝入到物料料斗內(nèi)由行車直投，第二種方式為通過殘極運(yùn)輸機(jī)投入。兩種加料方式根本的區(qū)別在于是否需要爐體轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動過程中風(fēng)眼區(qū)因離開熔體造成空吹，使風(fēng)眼區(qū)溫度急劇波動極易造成風(fēng)眼磚表層剝落，影響轉(zhuǎn)爐爐壽命。而殘極運(yùn)輸系統(tǒng)處理冷料就會大大降低此項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)。

表2 2015年一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐渣含硅

表3 2015年二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐渣含硅

表4 2015-2017年轉(zhuǎn)爐殘極上機(jī)率

（2）殘極加料機(jī)受來料銅塊尺寸和現(xiàn)場環(huán)集限制，通過以下措施有效提高殘極運(yùn)輸機(jī)使用效率：①把殘極加料由現(xiàn)場控制改為遠(yuǎn)程操作，改善工人作業(yè)環(huán)集，殘極加入現(xiàn)場環(huán)集由三樓移至轉(zhuǎn)爐操作室加入。根據(jù)轉(zhuǎn)爐鍋爐排煙溫度合理安排冷料加入量和加入時間，使殘極加入能到達(dá)多次少量，有利整個造銅期爐內(nèi)溫度平穩(wěn)、合理；②雜銅原料來源復(fù)雜，根據(jù)雜質(zhì)成分，物理規(guī)格和重量輕重合理搭配等措施，有效解決因雜銅不合理的現(xiàn)象，使殘極上機(jī)率由32%提升至目前66%左右，基本避免因搖爐造成風(fēng)眼區(qū)溫度波動而影響轉(zhuǎn)爐爐齡的情況發(fā)生。

3.4 規(guī)范作業(yè)流程

（1）改善轉(zhuǎn)爐開、停風(fēng)流程，由人工經(jīng)驗(yàn)開、停風(fēng)操作改為程序標(biāo)準(zhǔn)自動化控制，杜絕人工開、停風(fēng)造成轉(zhuǎn)爐空吹時間過長，從而造成風(fēng)眼區(qū)溫度急劇波動影響。轉(zhuǎn)爐造銅期如需要直投雜銅也需執(zhí)行自動開、停風(fēng)規(guī)范性程序［5］。

（2）制定轉(zhuǎn)爐S2-B1操作規(guī)定：根據(jù)爐內(nèi)液面角計(jì)算爐內(nèi)粗銅產(chǎn)量，根據(jù)熱量平衡進(jìn)而計(jì)算本爐造銅期所要直投冷料量，規(guī)劃好造銅期直投量和殘極機(jī)上雜銅總數(shù)量，避免因直投過量使起吹溫度低或直投量少、機(jī)上冷量不足而直投，造成爐內(nèi)B期溫度波動大而影響轉(zhuǎn)爐爐壽命，確保開風(fēng)前直投冷料加足，減少吹煉時搖爐次數(shù)，使造銅期溫度平穩(wěn)均勻變化。

3.5 強(qiáng)化設(shè)備預(yù)防維修

（1）設(shè)備預(yù)防維修是對重要設(shè)施的日常點(diǎn)檢和維護(hù)主要手段，轉(zhuǎn)爐工序的主體設(shè)備是臥式轉(zhuǎn)爐，其附屬設(shè)備有送風(fēng)系統(tǒng)、傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、熔劑系統(tǒng)、環(huán)集系統(tǒng)、殘極系統(tǒng)、天然氣烘烤系統(tǒng)、環(huán)集系統(tǒng)所組成，加強(qiáng)設(shè)備預(yù)防維修，降低其故障次數(shù)，確保設(shè)施能正常投入使用，從而減少因設(shè)備故障轉(zhuǎn)爐作業(yè)不正常影響轉(zhuǎn)爐爐壽命。

（2）有計(jì)劃檢查爐內(nèi)送風(fēng)閥。一般情況下，當(dāng)一臺轉(zhuǎn)爐停止送風(fēng)時而送風(fēng)管道還有風(fēng)量流量，說明有一臺送風(fēng)閥漏風(fēng)，應(yīng)立即檢查處理。送風(fēng)閥漏風(fēng)則空氣一直對本體爐體采用了強(qiáng)制冷卻的效果，使風(fēng)口區(qū)在停風(fēng)狀態(tài)下溫度偏低，造成風(fēng)眼區(qū)域耐火磚消耗加快。

（3）精心維護(hù)好轉(zhuǎn)爐風(fēng)眼，轉(zhuǎn)爐風(fēng)眼狀況好壞直接決定轉(zhuǎn)爐爐壽命。轉(zhuǎn)爐爐作業(yè)周期短的5個月，長的時間要超過半年，在如此長的時間內(nèi)，面對不同條件下的生產(chǎn)情況，保證全部風(fēng)眼完好，不盲風(fēng)眼，使轉(zhuǎn)爐風(fēng)眼區(qū)耐火材料消耗整體平穩(wěn)。日常點(diǎn)檢要以風(fēng)眼區(qū)預(yù)防為主，對風(fēng)眼區(qū)底座保證一定的頻率和次數(shù)點(diǎn)檢，防止底座松動后造成風(fēng)口區(qū)耐火磚非正常消耗。出完銅后，工藝人員使用專用工具對風(fēng)口底座進(jìn)行緊固，避免底座松動。一旦出現(xiàn)風(fēng)眼狀況不好的情況，要想盡辦法保證風(fēng)眼正常。

3.6 加強(qiáng)耐火材料和筑爐水平管理

（1）加強(qiáng)對耐火材料的管理，提前制定精確的停爐計(jì)劃，嚴(yán)格控制耐火材料進(jìn)廠時間，合理考慮耐火磚生產(chǎn)、運(yùn)輸時間，有效掌控耐火磚從進(jìn)廠時間和用到作業(yè)爐上不超過三個月，避免耐火材料庫存時間長影響使用效果；對進(jìn)廠耐火磚進(jìn)行抽樣切割檢查，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，耐火磚儲存放在通風(fēng)干燥的地方，堅(jiān)決不能被雨水淋泡。

（2）強(qiáng)化對筑爐質(zhì)量的檢查和監(jiān)督。筑爐前制定詳細(xì)的筑爐進(jìn)度計(jì)劃，并對拆爐過程和筑爐過程全面跟蹤，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，每塊風(fēng)眼區(qū)耐火磚保持2mm左右間距，每3塊風(fēng)眼區(qū)耐火磚放1張膨脹紙，使每塊風(fēng)眼磚保持合理間隙，避免因筑爐原因影響爐壽命。

（3）將原耐火磚和爐殼間的填料由原來國產(chǎn)改為進(jìn)口填料。作業(yè)爐后期高溫熔體容易通過耐火磚縫隙或風(fēng)口導(dǎo)管與耐火磚的縫隙滲漏到爐殼，導(dǎo)致爐體發(fā)紅，惡劣情況下導(dǎo)致爐體燒穿而停爐。將原國產(chǎn)澆注料改為進(jìn)口料后，使用效果良好，基本杜絕了后期因熔體滲漏導(dǎo)致風(fēng)眼區(qū)發(fā)紅或燒穿的現(xiàn)象［6］。

4 實(shí)施效果

截止2017年10月，熔煉一、二系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐平均爐壽命指標(biāo)分別達(dá)到352爐次、356爐次，完全達(dá)到提高轉(zhuǎn)爐爐齡目標(biāo)，有效降低檢修費(fèi)用，耐火材料消耗大幅度降低，成本顯著下降，帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖1 貴溪冶煉廠近5年轉(zhuǎn)爐爐齡

表5 貴溪冶煉廠最近轉(zhuǎn)爐五年?duì)t齡指標(biāo) 爐次

5 結(jié)語

5年來，貴溪冶煉廠通過不斷大膽創(chuàng)新，積極應(yīng)用新型耐火材料、實(shí)施精準(zhǔn)控制、精細(xì)操作和管理深化等有效手段，充分挖掘轉(zhuǎn)爐爐壽命的空間，使轉(zhuǎn)爐爐齡得到質(zhì)的提升，確保貴冶轉(zhuǎn)爐爐壽命國內(nèi)銅行業(yè)領(lǐng)先，全球指標(biāo)一流，為推進(jìn)標(biāo)桿工廠做出重要貢獻(xiàn)。貴溪冶煉廠在提升轉(zhuǎn)爐爐齡工作中的一些方法可以為有色冶煉企業(yè)在這方面工作提供一定的參考。