江銅貴冶回轉式精煉爐技術進步

顏志剛

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

江西銅業集團公司貴溪冶煉廠(以下簡稱貴冶)是國家“六五”計劃的重點工程，國務院批準建設的22個成套引進項目之一，主工藝流程及設備分別從日本和芬蘭引進，工廠最初設計規模為年產電銅20萬t，分二期建設，一期工程為年產銅9萬t電銅，二期工程分兩步進行，二期一步年產15萬t電銅，二期二步20萬t電銅[1]。在二期工程完工達產后，貴冶迎來了第三次發展機遇:三期工程國家批準開工建設，年產量由20萬t電銅提高到40萬t電銅[2]。30萬t銅冶煉工程建成達產及幾個挖潛工程順利實施后，貴冶2012年的產量計劃已達103萬t電銅。以下是伴隨貴冶發展過程，回轉式精煉爐技術進步的闡述。

2 與爐殼有關的改進

2.1 容量變化

貴冶一期工程設置了兩臺240噸級回轉式精煉爐和一臺45T/H的圓盤澆鑄機，二期工程增建了兩臺350噸級的回轉式精煉爐和一臺85T/H的圓盤澆鑄機。三期工程建設時，一方面考慮到240噸級回轉精煉爐與350噸級回轉精煉爐操作系統相差很大，會給操作及維修人員的工作增加難度;另一方面考慮到為陽極精煉系統留一定的余量，使生產能力與40萬噸陰極銅產量相配套，因此，將一期兩臺240噸級回轉精煉爐更換為兩臺350噸級回轉精煉爐。在勞動力成本不斷增加及大型精煉爐相關技術日漸成熟的情況下，貴冶在30萬噸銅冶煉工程建設時，設計采用了600噸級回轉精煉爐，這樣既少了一套操作系統，又減少了操作人員，但停爐檢修一定會影響整個系統的的產量，這是不足于小爐型的地方。

2.2 端墻改進

一期的240噸級及二、三期的350噸級回轉式精煉爐的端墻都是彈簧壓緊式，這種結構，一方面，彈簧長期處在高溫狀態易失去彈性，而在生產時由于高溫及作業位置限定，無法及時更換，只能等計劃停爐檢修時再更換。另一方面，回轉式精煉爐的耐火磚爐襯損耗不均勻，為節省維修成本，檢修時采取局部挖修，這樣彈簧的可收縮性和新舊區域耐火磚的膨脹不一樣，會導致回轉精煉爐的端墻壓蓋不平行位移，從而出現銅液從不平行位移的端墻壓蓋縫隙中滲出的情況。第三，端墻如果損耗過大，還會出現半墻倒塌的情況。為了改變這種被動局面，30萬噸銅冶煉工程回轉精煉爐設計時，特意改變這種結構，將其設計成球形端蓋，并增加了一圈加強筋，以防止意外膨脹損壞球形端蓋，球形端蓋的設計，可保證端墻不倒塌。但這種設計存在的不足是:如果耐火磚爐襯膨脹留設不夠，會導致膨脹擠壞加強筋板后再擠壞球形端蓋，這就要求砌爐時留設準確膨脹縫。

2.3 氧化還原風口及透氣磚口的增加

在30萬噸銅冶煉工程600噸級回轉式精煉爐的設計中，因爐體變大，銅量多，氧化還原的量增加，為節省生產時間，設計了四個氧化還原風口(350噸級精煉爐設有兩個氧化還原風口)。為保證爐體內的銅液氧化還原均勻，并且熱量能及時傳遞到爐底，減少上層銅液過熱，節省能源，保護爐襯，在600噸級回轉精煉爐的底部增加了10個透氣孔。由于透氣孔的設置，可使爐內的銅液得到充分攪和，使氧化還原均勻、及時，精煉一爐銅可節省3～4小時。設置透氣孔后，爐內各部位的溫度能基本保持相近，不會有過熱區，因而爐齡一直在720爐次左右，比沒有透氣孔的350噸級回轉精煉爐的660爐最高記錄還多60爐次，這檢修頻率的降低，減少了檢修費用。2011年利用年修的機會，貴冶又將兩臺350噸級回轉式精煉爐進行增設透氣孔改造，從改造后的使用效果看，氧化時間縮短了1小時，冷銅的處理量從每日100噸增加到240噸，如貴冶四臺350噸級的回轉式精煉爐全部增設透氣孔，就相當于增加了一臺560噸級的傾動爐。

3 與爐襯有關的改進

3.1 耐火材料國產化

一期240噸級回轉式精煉爐及配套煙氣爐的筑爐技術和耐火材料，全部隨機成套引進，筑爐在外國筑爐專家的指導下，由十五冶金建筑公司完成。貴冶通過消化資料和加緊自身人才培養，在進行二期設計時，工廠技術人員參與爐襯設計，并提出了耐火材料國產化的方案。在得到認證后，將二期兩臺350噸級回轉式精煉爐及其附屬煙氣爐所用的670噸耐火材料全部國產化[3]。國產化后的17年生產實踐證明，國產耐火材料能滿足生產的需要。耐火材料的國產化，不僅為工廠節約了外匯及成本，而且為后期的生產維修找到了新的合格的耐火材供應商，為后來緊急維修時耐火材料的及時供應提供了保障。

3.2 爐口蓋的改進

一期240噸級回轉式精煉爐的爐口蓋，設計是280mm厚的高鋁質耐火搗打料，容易發生剝落，壽命只有三個月，不能滿足生產的要求。貴冶工程技術人員在了解情況分析原因后，采用了鋼纖維鎂鉻質耐火澆注料，并將蓋厚減為180mm，澆注時用震動棒震實，固化一個星期后使用，其使用壽命能達一年，能與生產同步[4]。

3.3 燒嘴喇叭口改進

一期240噸級回轉式精煉爐端墻上的燒嘴喇叭口，設計是用鎂質搗打料搗打成型，其使用壽命只有5個月，它的損壞還影響到了整個端墻，嚴重影響了生產的正常進行。貴冶工程技術人員，通過經驗的積累，自行設計定型磚，通過組合砌筑形成燒嘴喇叭口，這樣的結構能與整個爐體同步損耗，能滿足生產的要求。

3.4 磚型的統一及設計

貴冶回轉式精煉爐有240噸級(后被淘汰)、350噸級、600噸級三種爐型，其耐火磚的磚型最初的規劃都不一樣，如不整合統一，三個爐型及其附屬煙氣爐的耐火磚磚型有60多種，這勢必增加磚型的試制費及模具費，同時也為耐火磚的定購、日常管理及爐體施工管理帶來不便;作為備件用的耐火磚的型號多，儲磚量自然也多，占用資金也多;為此貴冶的工程技術人員進行了一系列耐火磚的統一及設計工作，最終將磚型降為35種。如原設計直通部是由兩種曲率半徑的楔形磚搭配砌筑，后改為一種曲率半徑的楔形磚;將幾種爐型的燒嘴磚統一成一種型號;幾種爐型的爐口磚統一成一種型號。600噸級回轉式精煉爐的端墻磚型自己設計，由長方體改成了上下底面為正方形的臺體，并增加了端墻拱腳磚，砌法也由原來的死底端墻砌法，變成了活底端墻砌法，這樣也便于平時檢修。

4 爐體附屬設備的改進

4.1 爐口水套的改進

隨著產量的增加，爐口倒銅出渣的頻率加大，爐口的下部及兩側水套的冷卻效果顯現不足，爐口區的耐火磚損耗加快，并出現水套燒損及爐殼發紅，被迫停爐檢修的情況，影響了正常的生產。為改變這種狀況，貴冶工程技術人員將爐口的下部及兩側的水套由原來的60mm厚增加到120mm[5]，并加大水流量及改變水在水套內的流向，以改善冷卻效果，保護爐口磚。此改造實施后，爐口的耐火磚損耗速度又能與爐體其它部位同步，能滿足生產的需要。

4.2 澆鑄溜槽的改進

澆鑄溜槽是回轉式精煉爐必不可少的附屬設備，它是將銅水引到澆鑄包澆鑄陽極板。隨著貴冶產能的不斷提升，回轉式精煉爐的出銅頻率也成倍增加，澆鑄溜槽經常出現因燒穿或溢銅而停止澆鑄;耐火澆注料脫落而使澆鑄的陽極板成為廢板。澆鑄溜槽也一度成為制約生產的一個瓶頸。為改變這種狀況，一方面，江銅(貴溪)新技術公司通過現場考查后，自己配制了適合回轉式精煉爐溜槽使用的耐火澆注料。另一方面，根據生產現場的實際情況，增加了溜槽的坡度，從而加快了銅液的流速，減少了冷銅的粘結。第三，由專業的筑爐工施工，代替了原來的冶煉工帶民工修補的檢修辦法。專業筑爐工施工時，采取全部拆除重新澆注，并在澆注過程中，采用溜槽內整體壓模震搗，使澆注成型的溜槽成為一個密實的整體。以上三項措施實施后，每制作一次，可出20～25爐銅，解決了生產的瓶頸。

4.3 煙氣處理附屬設備的改進

為落實國家的節能減排政策，貴冶提出了“安全第一，環保優先”的口號，將環保提升到了工廠工作的首位，回轉式精煉爐煙氣的排放也進行了重新考慮。原來回轉式精煉爐排出的高溫煙氣經過煙氣爐完全燃燒后，通過稀釋風將高溫煙氣(1200℃)降至400℃以下[6]，直接經排煙風機送到60m的煙囪放空。這個過程一方面排放的煙氣含塵多，另一方面，高溫煙氣的熱能被白白地流失。為改變這種狀況貴冶進行了改造，但由于場地受限，貴冶拆除了四臺350噸級回轉式精煉爐附屬的煙氣爐，在其位置上各建了一臺立式余熱鍋爐及與其相配套的省煤器。不過這種改造，存在還原時產生的一氧化碳處理不當，會發生爆炸的危險，這對工藝操作提出了更高的要求。安裝余熱鍋爐及省煤器后，高溫煙氣在通過余熱鍋爐及省煤器降溫的過程中，大部分煙塵被吸附在鍋爐壁或沉降于灰斗內，極大地減少了煙塵的外排，保證了煙氣達標排放。四臺回轉式精煉爐余熱鍋爐投放使用后，每年可產余熱蒸汽9萬噸，經濟效益可觀。在30萬噸銅冶煉工程的600噸級回轉式精煉爐建設時，充分考慮了各方面的因素，既建了二次燃燒室，又配套建了余熱鍋爐，是現代化工廠最合理的設計。

5 結語

二十多年過去了，貴冶始終堅持走技術創新，自我發展之路，逐漸形成了自己的技術特色，為貴冶的發展帶來了強大的推動力，現已具備年產百萬噸電銅的能力，單廠產量屬世界第一，不過貴冶的管理還有很大的提升空間，技術進步無止境，貴冶人需不斷努力。近期貴冶工程技術人員又在嘗試將回轉式精煉爐的氧化還原風口護板改成水套，渣線區的磚型重新設計，以達到與年度檢修同步，從而避免生產中停爐檢修，影響生產的情形。

[1]李貽煌.貴溪冶煉廠二期一步工程性能考核結果分析.江西銅業工程1999.(3):2－5.

[2]姜桂平、余齊漢.貴冶閃速煉銅20a的科技進步和發展.銅業工程.2006.(3):27－30.

[3]貴溪冶煉廠熔煉車間崗位培訓教材(筑爐部分)1996.57－62.

[4]魯興華.貴冶“二爐一機”工程筑爐實踐.重有色冶煉.1996.(1):16－19.

[5]陶金文.影響陽極爐爐齡因素分析.江西銅業工程.1999.(2):22－24.

[6]朱祖澤.賀家齊.現代銅冶金學.北京:科學出版社.2003.466－468.