提高固定式陽極爐爐齡的攻關實踐

鐘榮貴

（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）傾動爐車間固定式陽極爐于2007年建成投產，設計年產量為10萬t［1］。近年來貴冶銅產量逐年上升，固定式陽極爐在生產中單位時間內處理高溫熔體的量越來越多，爐內關鍵部位耐火材料損耗加快，在生產中后期，爐襯工作層頻繁出現狀況而影響生產。貴冶經過多年的實踐摸索，通過對渣線區、加料門、爐頂、煙道等區域爐襯結構的改進及其它相關措施的實施，解決了困擾爐窯長周期正常運轉的瓶頸問題，提高了爐體關鍵區域耐火材料的使用壽命，提高了爐齡，增加了單爐裝入量，取得了不錯的效益。

2 生產中后期的現狀及原因分析

固定式陽極爐是一種室式火焰爐，通過火焰的反射，同時借助爐頂、爐壁和熾熱氣體的輻射傳熱［2］，對耐火磚的損傷大，在生產中后期出現燒穿、漏煙、竄火、漏銅等現象，被迫提前停爐檢修或發生其它臨時性檢修，影響生產。經過分析，影響爐體在生產中后期頻繁出現問題的原因主要有以下幾點：（1）爐襯工作溫度高，溫差變化大，易造成耐火磚崩裂或剝落［3］；（2）爐襯長期承受高溫爐渣和銅锍的侵蝕作用，煙氣沖刷厲害，爐襯燒損過快；（3）固定式陽極爐渣線區爐墻、加料門、爐頂、煙道等區域砌體結構不理想，制約爐齡的提高。

3 技術方案和措施

3.1 煙道砌體的改進

固定式陽極爐煙道爐襯材質原設計為高鋁質耐火材料，由于煙道高溫煙氣沖刷厲害，在實際的生產過程中，煙道砌體頻頻出現耐火磚燒損過快、砌體開裂、縫隙增大甚至局部坍塌等現象，影響生產的正常進行。為此，貴冶在2010年將煙道砌體的材質更改為直接接合鎂鉻質耐火材料［4］，同時將保溫層由原設計的輕質保溫磚更改為珍珠巖耐火澆注料，增強煙道砌體的抗沖刷性能，延長砌體壽命。

3.2 爐墻砌體結構的改進

為了提高爐齡，增加單位時間內的產量，貴冶通過自身的探索與實踐，對爐墻砌體進行了一系列的改造：

（1）提高渣口的高度，抬高80mm，渣口標高由原設計的2060mm變更為2140mm（見圖1）。

圖1 改進前后渣口標高和加長磚后的爐墻示意圖

（2）改變加料門磚型，將原設計的磚型尺寸由380×225×76 更改為 460×225×76。

（3）將加料門底部爐墻在原有的基礎上提高100mm，水平方向往爐內延伸80mm。

（4）在爐墻砌體上每隔一定距離放置一層長磚，增強上下層砌體間的拉力，防止生產后期因渣線區損耗嚴重而造成上部砌體的崩塌。見圖1黑色部分為長磚。

（5）由于爐渣和銅锍的侵蝕作用厲害，原有設計的電熔半再結合結合鎂鉻磚已不能滿足生產的需求［5］，故將其更改為電熔再結合鎂鉻磚。相同牌號的電熔再結合鎂鉻磚氣孔率比電熔半再結合鎂鉻磚的氣孔率要小，高溫狀態下的抗侵蝕性能、抗沖刷性能、結構穩定性都更好。

3.3 爐頂砌體結構的改進

（1）改進爐頂吊掛結構。爐頂吊掛原設計采用單個螺栓固定、吊掛橫梁兩端放在主梁上的方式（圖2），在生產加料過程中，加料車易撞擊到爐頂砌體，造成爐頂砌體的松動或垮塌，影響生產的正常進行。為此，貴冶2012年開始對4臺固定式陽極爐爐頂吊掛的方式進行了改進，首先設計了新的磚型、吊掛件；其次將爐頂耐火磚的吊掛方式更改為4個螺栓固定、雙卡口吊掛的方式，同時將吊掛橫梁的兩端在主梁上進行焊接加固（見圖3）。改進后的砌體承受機械撞擊的能力，抗擊熱脹冷縮致使爐體變形的能力得到了加強。

圖2 原設計爐頂吊掛方式

圖3 改進后的爐頂吊掛方式

（2）改變爐頂耐火磚材質。爐頂砌體承受高溫煙氣的沖刷，原設計采用直接接合鎂鉻磚—QZMGe-12，在4臺固定式陽極爐投產后發現，爐頂砌體燒損過快，經常出現爐頂竄火、燒穿、漏煙、垮塌等現象，被迫要停爐檢修。為此，貴冶將爐頂耐火磚材質更改為經過浸鹽工序的電熔半再結合鎂鉻磚［6］，這種磚強度大，抗沖刷性能較好，能夠滿足爐頂區域的工作要求。

4 改進效果和經濟效益

（1）煙道的改進，提高了砌體的抗沖刷性能，降低了臨時檢修或停爐檢修的次數和概率，以減少1次停爐檢修來計算，約可為工廠避免690萬元（2d×115t/爐×30000元/t）的產值損失。

（2）爐體熔池區、加料門、渣口、渣線區等區域爐襯的改進，增加了單爐裝爐量約17噸，每年約可增加5000t陽極銅產量，約可為工廠增產1800萬元。

（3）爐頂的改造成功，使得爐頂耐火材料可以堅持2個生產周期，減少了中間2次小修（每次約15層）、1次中修和4次零星檢修，約為工廠降低了生產成本（43t×5000元/t）21.5萬元，約節省了7.5萬元的檢修費用。

（4）爐體諸部位的改進，提高了反射爐爐齡（見表 1）。

表1 改進前后爐齡比較

從表1中可以看出，經過一系列的改進措施，固定式陽極爐的平均爐齡不斷地取得新的突破，說明這些改進措施是卓有成效的。爐齡的提高，也為工廠帶來了巨大的經濟效益，以反射爐裝入量120～130t，產出量115t，30000元/t為計算基準，2013年在考核爐齡310爐的基數上為工廠增加了30360萬元的產值，2014年在考核爐齡336爐基數上為工廠增加了20700萬元的產值，經濟效益相當顯著。

5 結束語

固定式陽極爐爐襯的一系列改造取得了良好的效果，為工廠提供了更穩定的爐窯砌體，降低了生產成本，提高了經濟收益。但在生產過程中，固定式陽極爐煙道和爐頂在生產后期仍然會出現耐火磚松動、膨脹過大、鋼結構變形、開裂、縫隙過大、竄火等影響生產的現象，需要在今后的生產維修實踐過程中進一步改進，解決在生產后期碰到的瓶頸問題。

［1］李文峰. 固定式陽極爐燃燒系統的改進[J]. 銅業工程, 2013(5):25.

［2］王學濤, 曹玉春, 蘭澤全. 工業爐窯節能技術[M]. 北京:化學工業出版社, 2010.

［3］貴溪冶煉廠. 貴溪冶煉廠熔煉車間培訓教材(筑爐部分) [M]. 貴溪:貴溪冶煉廠， 1996:28-30.

［4］顏志剛, 李剛. 固定式精煉爐的改進[J]. 銅業工程, 2013(3):57-59.

［5］王建鋒, 陳雯, 沈強華. 回轉式陽極爐精煉渣物化性能分析[J]. 南方金屬, 2006(5):16-18.

［6］黃文華. 回轉式陽極精煉爐耐火材料的選定及設計[J]. 有色冶金節能, 2002(1):5-7.