傳統式銅陽極爐砌筑及陽極火法精煉廠建設中的若干問題

□文/劉樹景 朱文峰

傳統式銅陽極爐砌筑及陽極火法精煉廠建設中的若干問題

Problems of Traditional Anode Furnace Masonry and Re fi nery Construction in Copper Industry

□文/劉樹景 朱文峰

山東金升有色金屬集團有限公司

在再生金屬行業中，銅物料再生為電銅的主要流程是：

銅物料（挑選、打包）→陽極爐→陽極板→電解精煉→電銅

我國使用傳統式陽極爐進行銅的火法精煉，生產銅陽極板的工廠占有相當大的比重。因此，對該種類型的工廠（車間）建設中的問題進行深入的探討尤為必要。在今年9月南昌舉辦的中國再生銅產業鏈發展論壇上，《資源再生》雜志曾邀請山東金生有色金屬集團有限公司的劉樹景高級工程師來贛講學，因項目建設正在緊張運行之中而未能成行，本期“俱樂部”欄目分兩期刊發他的講課大綱以供同學討論。

一、工廠（車間）建設原則

1.生產工藝成熟可靠；2.壓縮固定資產投入；3.應用節能技術；4.完善環保設施：對煙氣進行治理，使工藝用水閉路循環；5.投產后立即達標，生產成本降為最低。另外，根據工廠的具體情況還應該明確設備配置及工程全部的檔次定格。

二、生產規模、產品方案

以100噸傳統式陽極爐為例，2臺100噸陽極爐日產陽極板200噸，年生產天數300天，年生產陽極板為6萬噸。

產品銅陽極板的主品位通常為Cu≥99.2%，陽極板重量分為三個檔次：150±千克/塊，380±千克/塊，流通量最大的陽極板重量為250±千克/塊。

三、建設項目的組成（見表1）

另外，還應注重界區內與外的相關項目，比如，前后工序的通道，檢廳設施、給水、供電、排水等公共設施。

四、冶煉工藝

1. 原料

①打包銅線 化學成分：Cu90%~98%；物理規格：長500~900mm，寬450±mm，高450±mm；經挑選，無草袋，無塑料皮，無危險品，不夾帶其他金屬，不散化。②電解返回陽極爐的殘陽極；不帶酸與陽極泥，水分＜0.2%；③陽極爐自產廢品；④含雜較高的“水洗”銅；⑤來路不明的各類銅錠；⑥形狀特異的合金銅料。

2. 燃料 天然氣；煤氣發生爐自產的煤氣；重油；粉煤；塊煤。塊煤陽極爐因效率極為低下，已被淘汰；粉煤陽極爐因環境污染嚴重，也被淘汰。目前，我國大多數陽極爐使用的原料為天然氣、煤氣、重油。在陽極爐生產實踐中，能源成本均占直接生產成本的70±%。因此，燃料選擇的原則是：使生產成本實現最低。

表1 建設項目所需設備

3. 造渣熔劑

石英石 SiO2≥90%；粒度4~8mm；視原料的不同，有時也要使用堿性熔劑。

4. 還原劑

特制的粉煤；天然氣；重油；原木。生產實踐中，還原末期使用原木還原，可以有效的提高陽極板質量。

5. 工藝流程

加料——熔化——氧化——還原——出銅

即使原料成分比較差，也應強化操作，合理的將單爐作業時間控制在24小時，以便更有條理地組織生產。

五、主要設備的選擇原則

1. 陽極爐（以100噸陽極爐為例）

根據生產產量要求選擇爐子容量，通常情況成對布置。考慮年生產天數300。

2. 圓盤澆鑄機組

兩臺陽極爐可配單圓盤，也可配雙圓盤。配雙圓盤的目的不是作為備機使用，而是要雙圓盤同時作業，縮短作業時間，爐子可設雙出銅口與之配合。

采用定量澆鑄可大大提高陽極板物理規格。若建設單位具備如下條件，應堅定不移的采用定量澆鑄：生產產量大；陽極板重量較大250~400千克/塊；出銅包，溜可方便的進行保溫（煤氣或天然氣等）

某廠鑄型機模面標高與其他重要標高之間關系如下：鑄型廠房地面標高±0.00米；陽極模上表面標高0.20米；中間包上表面標高0.730米（考慮了定量澆鑄）；出銅溜槽最低點標高1.00米；出銅口中心標高1.40米；加料作業平臺上表面標高1.60米。

3. 燃料設備的選擇（以100噸陽極爐為例）

4. 精煉主廠房吊車，可選2臺5噸單梁起重機（地面遙控）

5. 鑄型副廠房吊車，可選1臺5噸單梁起重機（地面遙控）

表3 兩種回水方式的對比表

注：廠房內若選擇大噸位，少臺數高空駕駛室操作控制是極為不合理的（針對傳統式陽極爐）

6. 加料爐門、煙道閘板卷揚機，可選2噸卷揚，提升速度 8米/分。

7. 扒渣爐門、燃火孔水冷活動保護套，可選電動也可以選手動

8. 加料機

①橋式加料機橋式加料機加料效率高。爐口若設置了排煙罩，則無法選擇使用橋式加料機。②落地式機械加料機；③叉車式加料機，叉車式加料機可使用5噸叉車改裝叉車形式；帶旋轉鏟頭；可在集裝箱內卸貨（便于加料爐口的煙罩安裝）

9. 爐體冷卻循環水系統

①爐體冷卻循環水系統的雜質開路

若爐體冷卻循環水必須軟化處理，廠區內由于電解需要蒸汽，可將爐體冷卻循環水軟化至蒸汽鍋要求的程度，將帶有溫度的冷卻水循環水送至鍋爐系統，銅電解生產車間以蒸汽冷凝水不回收的方式形成爐體冷卻水系統的雜質開路。

若爐體冷卻循環水不需要軟化處理，則每日可將定量的水排入鑄型冷卻循環系統以形成爐體冷卻水系統的雜質開路。

②爐體冷卻循環水系統的高位回水與低位回水

低位回水：需將水池建設成為地下水池；高位回水：可將水池建設成為半地下水池。

③防止塑料等雜物堵塞泵口的方法：在泵口吸水的最后一池的水道上設置篩網，篩網設置在水面之上，以便于清潔，最后一池上滿網。

10.鑄型機冷卻循環水系統

最通常的設置：鑄型機回水自流至冷卻循環水池。特殊情況也可以考慮如下設置：

鑄型機回水自流至-小（深）池；液下泵將小（深）池水，以壓力輸送方式送至冷卻水塔；

冷卻后的水，流至半地下循環水池。此種設計可將深地下水池改變為半地下水池。大大減少土建投入，運行成本增加不多。

11.氧化用空壓機（兩爐錯開操作時間，共用）BLT-150A Q21m3/mm P0.7m Pa，若采用粉煤還原，可與氧化共用氣源。

（未完待續）