沉降電爐問題分析及改造設(shè)想

曹 斌

（涼山礦業(yè)股份有限公司昆鵬公司，四川 會理 615100）

1 沉降電爐設(shè)備概況及現(xiàn)狀

銅冶煉工藝的核心技術(shù)從澳大利亞引進，采用艾薩爐富氧頂吹浸沒熔煉熔池工藝，熔煉時需要富氧空氣通過噴槍鼓入熔池，這樣的工藝具有較強的適應(yīng)性及高效性，但缺點就是產(chǎn)生的爐渣中含銅量較高，所以貧化沉降電爐工序至關(guān)重要，通過借助插入熔體中的電極產(chǎn)生的電阻熱、電弧熱，對艾薩排出的銅渣混合物進行保溫、澄清、分離，以達到銅、渣分離的目的。目前，昆鵬公司沉降電爐使用10年，但現(xiàn)在已滿目瘡痍，有太多的問題都需要在電爐大修（15年）時才能徹底完成處理，為滿足沉降電爐后續(xù)5年正常使用，需要對電爐的故障問題進行改造，具體故障問題及改進設(shè)想如下。

2 沉降電爐爐頂變形

處理電爐爐頂變形需要分三個步驟走：第一步每天定期測量爐頂變化，觀察電爐爐頂變化；第二步加高H型梁，加大H型梁通水量，確保H型梁的循環(huán)冷卻效果；如果電爐爐頂變形得不到控制，變形繼續(xù)加大就需要進行第三步處理：更換電爐爐頂7#、8#H型梁下層預(yù)埋冷卻水循環(huán)管道，并修復(fù)下層填充的澆注料。

2.1 沉降電爐爐頂變形現(xiàn)狀

目前，電爐爐頂7#、8#H型梁因下層填充的澆注料掉落，導(dǎo)致H型梁下層預(yù)埋的循環(huán)冷卻水管道裸露爐內(nèi)，目前管道已損壞出現(xiàn)漏水，水落入電爐內(nèi)遇到冰銅會發(fā)生爆炸，存在重大安全隱患?，F(xiàn)已臨時將循環(huán)冷卻水管道冷卻方式由水循環(huán)冷卻改為了風(fēng)循環(huán)冷卻，風(fēng)循環(huán)冷卻效果較差，現(xiàn)需及時恢復(fù)H型梁通水冷卻，以確保H型梁的循環(huán)冷卻效果，降低爐頂溫度，防止電爐爐頂變形惡化。

2.2 處理沉降電爐爐頂H型梁變形改進設(shè)想

將電爐爐頂1#-10#共10根H型梁進行加高,以確保H型梁的循環(huán)冷卻效果，降低爐頂溫度，防止電爐爐頂變形。①H型梁采用δ20mm鋼板焊接兩側(cè)面板進行加高，以H型梁端頭加高200mm為基礎(chǔ)，加高后確保H型梁兩側(cè)面板頂部水平；H型梁側(cè)面加高鋼板焊接要求為：側(cè)面內(nèi)側(cè)焊縫需滿焊，要求通水實驗試漏；側(cè)面外側(cè)焊縫按每間隔100mm焊接30mm間斷焊接。②側(cè)面加高后，在爐頂橫梁及H型梁側(cè)面對應(yīng)位置焊接吊掛吊耳，采用花籃螺栓將H型梁吊掛于電爐爐頂橫梁上。

2.3 更換沉降電爐爐頂H型梁底部冷卻水管改進設(shè)想

更換電爐爐頂7#、8#H型梁下層預(yù)埋冷卻水循環(huán)管道，并修復(fù)下層填充的澆注料，以確保H型梁的循環(huán)冷卻效果，降低爐頂溫度，防止電爐爐頂變形。①將H型梁上層采用12#槽鋼進行焊接固定，沿H型梁長度方向選擇3-4處固定H型梁兩側(cè)豎板，確保需處理H型梁切割中層筋板時不發(fā)生變形和位移，以防止爐頂整體結(jié)構(gòu)受損。②將H型梁上層冷卻水關(guān)閉，待梁內(nèi)水汽烘干后清除梁內(nèi)積渣，切割中層筋板并拆除下層循環(huán)冷卻水管、澆筑料。③提前采用6mm鋼板和φ16mm鋼筋預(yù)制H型梁下層吊掛澆筑支撐件，并在H型梁中層筋板切割后進行安裝，安裝后6mm支撐板與H型梁下層內(nèi)壁進行間斷焊接增加強度，φ16mm吊掛桿與循環(huán)水管支撐架焊接。④澆筑支撐件安裝好后，焊接H型梁下層預(yù)埋循環(huán)冷卻水管支撐架；支撐架采用φ16mm鋼筋制作，焊接到H型梁下層內(nèi)壁豎直方向中間位置用于支撐預(yù)埋的循環(huán)冷卻水管。⑤澆筑支撐件和循環(huán)水管支撐架完成后，鋪設(shè)循環(huán)冷卻水管，采用φ40＊6mm不銹鋼管制作，應(yīng)盡量減少循環(huán)冷卻水管焊接接縫確保管道承壓能力和強度（焊接完成后需對管道進行水壓試驗測漏并做好試驗記錄），測量好進口、出口與金屬軟管接頭螺紋確保密封效果。⑥梁下層循環(huán)水管鋪設(shè)完成后，采用鋼纖維增強澆注料澆筑填充修復(fù)下層澆筑料。⑦待澆筑的鋼纖維增強澆注料硬化后，采用22mm鋼板焊接恢復(fù)H型梁中間筋板，滿焊焊縫以確保H型梁上層循環(huán)水不滲漏。⑧修復(fù)后需對H型梁下層循環(huán)冷卻水和上層循環(huán)冷卻水進行通水檢測，確保循環(huán)水流量、壓力，循環(huán)水不泄漏。

3 電爐凍結(jié)層較高

3.1 電爐凍結(jié)層較高現(xiàn)狀及原因分析

昆鵬公司試生產(chǎn)以來，由于受市場原料影響，同時生產(chǎn)組織一直采用間斷性生產(chǎn)，停產(chǎn)保溫時間長，保溫過程電爐功率使用偏高，負壓控制較大，大量冷空氣進入爐內(nèi)，形成大量磁性鐵，造成電爐凍結(jié)層快速增長。電爐凍結(jié)層形成的主要原因為電爐渣中Fe3O4析出富集于爐底形成凍結(jié)層。

3.2 處理電爐凍結(jié)層高的改進設(shè)想

電爐凍結(jié)層的處理磁性鐵的還原反應(yīng)方程如下：3Fe3O4+FeS=10FeO+SO2，該反應(yīng)在1400℃以上才能進行。3Fe3O4+FeS+5SiO2=5（2FeO·SiO2）+SO2，由 于 SiO2的存在，該反應(yīng)在1100℃下就能進行造渣反應(yīng)?？梢奡iO2是Fe3O4破壞的必要條件，往電爐內(nèi)通入石英砂可達到降低電爐凍結(jié)層的目的。①處理凍結(jié)層之噴砂罐改造設(shè)想：因直接使用人工往電爐內(nèi)加沙工作量較大且石英砂不能噴至凍結(jié)層，還需新增一套噴砂罐，噴砂罐氣源采用0.5MPa惰性氣體氮氣，噴砂罐與噴砂槍采用噴砂軟管連接，噴砂槍端部2m使用310s不銹鋼鋼管，其余3m材料采用Q235普通鋼管。往噴吹罐內(nèi)裝入6m3石英砂及還原煤的混合物，使用DN32噴砂槍鼓入電爐凍結(jié)層處，可實現(xiàn)30分鐘連續(xù)噴入。②處理凍結(jié)層之石英砂干燥改造設(shè)想：新購石英砂存在潮濕問題，會導(dǎo)致噴吹罐底部堵塞，無法滿足連續(xù)往電爐內(nèi)通入石英砂，可操作性較差，收集電爐高溫?zé)煔?，將高溫?zé)煔馀c石英砂混合，再增設(shè)離心通風(fēng)機、旋風(fēng)除塵器、皮帶運輸機來實現(xiàn)干燥石英砂的作用，使用后的煙氣再進入工藝煙氣管路，實現(xiàn)煙氣熱量的二次回收。③處理凍結(jié)層之電爐爐頂增加油槍孔改造設(shè)想：目前電爐爐頂油槍孔個數(shù)較少，使用電爐噴砂槍往電爐內(nèi)通入石英砂攪動范圍無法覆蓋整個電爐爐底凍結(jié)層，無法徹底降低電爐凍結(jié)層，需結(jié)合電爐爐頂結(jié)構(gòu)、攪動范圍考慮，在電爐爐頂開孔。但電爐爐頂已使用多年，頂部各位置的厚度以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清楚，因此，施工時，操作人員切記不能直接站在爐蓋上，以防鉆孔過程中發(fā)生意外。

4 結(jié)語

如果電爐爐頂每班認真做好監(jiān)測H型梁內(nèi)的通水情況，通過調(diào)控冷卻水流量，保證爐頂冷卻良好，就不會出現(xiàn)H型梁變形問題；如果每班做好電爐凍結(jié)層的測量工作，通過調(diào)控爐內(nèi)溫度等措施就可以保證電爐凍結(jié)層不會升高。電爐這些問題其實都可以杜絕的，但是因無相關(guān)管理人員去管理、監(jiān)督，設(shè)備管理工作應(yīng)該具有先見性，通過開展設(shè)備技能培訓(xùn)、完善設(shè)備管理制度，才能保證設(shè)備有序正常運行。