關(guān)于回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉工藝高效穩(wěn)產(chǎn)的生產(chǎn)實(shí)踐

鄧印華， 汪 凱

（金冠銅業(yè)分公司， 安徽 銅陵 244000）

金冠銅業(yè)分公司現(xiàn)有兩臺(tái)設(shè)計(jì)容積為660 t 的陽極爐。從2013 年投產(chǎn)到2017 年初開展第一次冷修，再到計(jì)劃2022 年初開展第二次冷修，爐期壽命再創(chuàng)新高，長時(shí)間維持高效穩(wěn)產(chǎn)。通過這些年的探索和實(shí)踐，逐漸摸索出一些經(jīng)驗(yàn)和措施，確保爐體安全的前提下，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉工藝保持長時(shí)間高效穩(wěn)產(chǎn)的目的[1]。

1 相關(guān)生產(chǎn)瓶頸問題分析

1.1 陽極爐氧化還原時(shí)間過長

因采用雙閃工藝模式，生產(chǎn)前期陽極精煉一直采用的是深氧化再還原的方法進(jìn)行操作，這種操作使得每爐氧化還原的操作時(shí)間特別長。閃速吹煉爐經(jīng)常由于陽極爐的操作時(shí)間過長而被迫降料，制約了整個(gè)生產(chǎn)線的正常進(jìn)行。隨著生產(chǎn)任務(wù)的增加，陽極爐的氧化還原時(shí)間已經(jīng)成為制約生產(chǎn)任務(wù)完成的重要因素，因此需要進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，縮短氧化還原時(shí)間。

1.2 陽極爐造渣方式及爐渣處理技術(shù)有待改進(jìn)

陽極爐原設(shè)計(jì)的排渣方案是通過人工扒渣至渣斗再流入鋼渣包中，存在陽極爐爐膛大，風(fēng)口的攪拌使得渣都被驅(qū)趕到爐端墻周圍，很難向爐口集中，給人工扒渣增加難度；如果通過陽極爐傾轉(zhuǎn)的方式來倒渣，陽極爐下的渣包由于空間限制，容積較小，渣包裝滿后超重，行車難以吊運(yùn)；渣型流動(dòng)性較差，渣斗在經(jīng)過一次放渣后，黏結(jié)的渣會(huì)冷卻堵塞渣斗，造成下次放渣時(shí)難以流出；人工扒渣勞動(dòng)強(qiáng)度大；以軌道送電的平板小車驅(qū)動(dòng)方式，要求軌道間絕緣，但是由于現(xiàn)場的金屬飛濺較嚴(yán)重，很難實(shí)現(xiàn)軌道間絕緣，在現(xiàn)場難以用該方式驅(qū)動(dòng)小車，如果改用電纜送電，電纜在現(xiàn)場經(jīng)常被燒毀。因此，需要對陽極爐造渣放渣的方式和爐渣處理進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)[2]。

1.3 陽極爐煙氣SO2 在線分析時(shí)效性差

雙閃精煉車間陽極爐的現(xiàn)場工藝控制，因?yàn)榛?yàn)樣的特性，無法在第一時(shí)間內(nèi)得出結(jié)果，也就無法實(shí)現(xiàn)數(shù)字可視化操作，只能通過人工取樣，憑生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)觀察判斷陽極爐氧化還原操作的終點(diǎn)，這就不可避免因人為原因?qū)е碌年枠O銅化學(xué)成分超標(biāo)，對生產(chǎn)和安全帶來影響。

1.4 陽極爐風(fēng)口磚消耗過快

金冠銅業(yè)精煉車間陽極爐氧化還原風(fēng)口磚是由兩塊T 型磚拼接而成，在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)下半個(gè)T 型磚斷裂現(xiàn)象, 陽極爐風(fēng)口磚使用壽命平均僅為45 d。風(fēng)口磚損耗快，會(huì)出現(xiàn)風(fēng)口跑銅現(xiàn)象，從而影響生產(chǎn)安全；頻繁更換風(fēng)口磚一方面對爐體磚襯有一定損傷進(jìn)而影響爐體安全，另一方面增加了生產(chǎn)成本。同時(shí)換風(fēng)口磚需要時(shí)間長，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作環(huán)境惡劣，存在安全和職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)[3]。

1.5 爐體安全管控水平有待提高

爐體外部紅外在線實(shí)時(shí)測溫已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但目前陽極爐缺少爐內(nèi)圖像成形監(jiān)控，通過爐內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控可以提前準(zhǔn)確感知耐火磚的損耗，防止耐火磚的進(jìn)一步脫落，杜絕爐體破裂和銅水泄露的發(fā)生，同時(shí)通過爐內(nèi)測溫儀實(shí)時(shí)檢測爐體溫度，調(diào)整燒嘴及還原介質(zhì)的流量，即可避免爐膛溫度過高對耐火磚的消耗，又能降低能耗和減少環(huán)境污染。

2 相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和措施

2.1 陽極爐帶硫還原操作應(yīng)用

通過對還原過程的跟蹤，發(fā)現(xiàn)陽極爐在還原過程當(dāng)中，硫和氧含量同時(shí)有下降的趨勢，且硫含量下降趨勢大于氧，所以得出陽極精煉進(jìn)入還原期，不需將硫除盡。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)銅含硫（硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）在0.04%左右時(shí)，即可進(jìn)入還原作業(yè)，此時(shí)銅含氧（氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）約為0.5%左右，若大于0.04%時(shí)，銅含氧可能會(huì)小于0.5%，但是會(huì)出現(xiàn)當(dāng)銅含氧達(dá)到0.2%時(shí)，銅樣品中會(huì)有硫絲冒出，說明銅含硫超標(biāo)，經(jīng)過化驗(yàn)得出此時(shí)銅含硫約為0.015%左右。

目前陽極爐已經(jīng)成熟應(yīng)用帶硫還原操作，已完全替代了深度氧化還原操作，明顯降低了氧化還原操作時(shí)間，氧化還原時(shí)間由初期的5.5 h 降至3.5～4 h，提高了生產(chǎn)效率，滿足41 萬t 產(chǎn)能需求。

2.2 陽極爐造渣方式及爐渣處理方式優(yōu)化改進(jìn)

改變原有渣系，增加渣的流動(dòng)性。閃速吹煉—陽極爐工藝的陽極爐渣型為鐵酸鈣系渣型，渣硬且結(jié)塊，按照質(zhì)量比例m（渣量）∶m（石英石）=7∶1～8∶1加入石英石進(jìn)行造渣，通過高溫熔化后改變?yōu)楣杷徼F系渣型，渣流動(dòng)性好，采用爐體傾倒放渣，直接倒入渣包中，取消人工扒渣和出渣斗，減輕人員勞動(dòng)力。在原有電動(dòng)平板小車的基礎(chǔ)上增加一兩方形平板車斗（負(fù)載可達(dá)30 t），并根據(jù)車斗形狀制作一個(gè)方形渣包，可裝30 t 銅渣，由牽引小車?yán)瓌?dòng)車斗。避免了牽引小車與銅渣的直接接觸，既可以直接將爐體傾倒銅渣到渣包中，也不會(huì)因渣包容量不夠，不能將銅渣完全倒出，還避免了牽引小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)因高溫而損壞。同時(shí)將原有的渣包車軌道向廠外延伸，并在車軌末端增加一套渣包轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，該渣包轉(zhuǎn)運(yùn)裝置可負(fù)載30 t，并且該渣包轉(zhuǎn)運(yùn)裝置下制作一個(gè)爐渣破碎與清理平臺(tái)，方便爐渣破碎機(jī)破碎與工人清理。

改進(jìn)后的造渣及爐渣處理方式，既去除了人工扒渣的工作量，降低了工人的工作負(fù)荷，提升工作效率，又消除了設(shè)備和人員安全隱患，為陽極爐連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保障。

2.3 陽極爐煙氣SO2 在線分析儀的應(yīng)用

通過使用引進(jìn)煙氣在線二氧化硫分析儀，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)煔鈨?nèi)有效成分的含量，便于對煙氣系統(tǒng)成分變化進(jìn)行控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行調(diào)整，為生產(chǎn)提供直觀準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)記錄。

目前二氧化硫分析儀在雙閃精煉車間陽極爐上已經(jīng)得到成熟應(yīng)用，完成了初期設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)陽極爐氧化過程的遠(yuǎn)程控制，煙氣中w（SO2）含量由4%～5%降至0.7%～0.8%，基本可以完成氧化操作過程的控制，提高了陽極爐操作可視化水平，減少取樣期間陽極爐正壓煙氣泄露逸散，降低低空污染，也減輕了操作員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 陽極爐風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過原風(fēng)口磚的損耗后的情況分析，風(fēng)口磚風(fēng)眼內(nèi)側(cè)的三角區(qū)域是兩塊風(fēng)口磚相結(jié)合磚縫與風(fēng)管孔所形成的，并且是位于爐內(nèi)側(cè)與銅水直接接觸，熱負(fù)荷較大，銅水沖刷，導(dǎo)致此三角區(qū)最先損耗脫落。形成凹陷使銅水加劇此區(qū)域的沖刷力度，加速風(fēng)口磚的損耗。

改進(jìn)措施是原風(fēng)口為2 塊外觀同等大小風(fēng)口磚組成，改進(jìn)后的新風(fēng)口磚由一大一小組成，大的安裝在下層，小的安裝在上層。使風(fēng)眼內(nèi)側(cè)的三角區(qū)域增大，可有效延緩此區(qū)域耐腐蝕沖刷速度，幫助提高風(fēng)口磚整體使用壽命。

改進(jìn)后的新風(fēng)口磚通過生產(chǎn)實(shí)踐，使用期限可達(dá)到90 d 以上，減少風(fēng)口磚更換頻次，降低風(fēng)口跑銅和更換風(fēng)險(xiǎn)，有利于陽極爐筒身區(qū)域耐火磚的整體穩(wěn)定性，提高爐體安全程度。

2.5 陽極爐爐體內(nèi)紅外測溫及成像自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)

通過引進(jìn)陽極爐爐內(nèi)紅外測溫及熱成像儀，紅外測溫可以明確、快速地供操作人員掌握爐體溫度分布和變化，及時(shí)調(diào)整陽極爐稀氧燒嘴、透氣磚、氧化還原介質(zhì)的流量等針對性措施，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。紅外熱成像則可以確保實(shí)時(shí)檢測爐內(nèi)磚襯變化，通過外觀檢測可提前預(yù)判各個(gè)區(qū)域，尤其是關(guān)鍵部位的耐火磚消耗情況，為爐體安全檢測提供重要依據(jù)。

3 結(jié)語

通過金冠銅業(yè)分公司投產(chǎn)以來的一系列生產(chǎn)實(shí)踐，對大型回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉工藝各生產(chǎn)環(huán)節(jié)提出了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和建議，并通過設(shè)備和技術(shù)等方面的優(yōu)化改進(jìn)，確保了該工藝的高效穩(wěn)產(chǎn)，也可為國內(nèi)類似生產(chǎn)工藝提供經(jīng)驗(yàn)。