沉降電爐問題分析及改造設想

曹 斌

（涼山礦業股份有限公司昆鵬公司，四川 會理 615100）

1 沉降電爐設備概況及現狀

銅冶煉工藝的核心技術從澳大利亞引進，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性及高效性，但缺點就是產生的爐渣中含銅量較高，所以貧化沉降電爐工序至關重要，通過借助插入熔體中的電極產生的電阻熱、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型梁的循環冷卻效果；如果電爐爐頂變形得不到控制，變形繼續加大就需要進行第三步處理：更換電爐爐頂7#、8#H型梁下層預埋冷卻水循環管道，并修復下層填充的澆注料。

2.1 沉降電爐爐頂變形現狀

目前，電爐爐頂7#、8#H型梁因下層填充的澆注料掉落，導致H型梁下層預埋的循環冷卻水管道裸露爐內，目前管道已損壞出現漏水，水落入電爐內遇到冰銅會發生爆炸，存在重大安全隱患。現已臨時將循環冷卻水管道冷卻方式由水循環冷卻改為了風循環冷卻，風循環冷卻效果較差，現需及時恢復H型梁通水冷卻，以確保H型梁的循環冷卻效果，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鋼板焊接兩側面板進行加高，以H型梁端頭加高200mm為基礎，加高后確保H型梁兩側面板頂部水平；H型梁側面加高鋼板焊接要求為：側面內側焊縫需滿焊，要求通水實驗試漏；側面外側焊縫按每間隔100mm焊接30mm間斷焊接。②側面加高后，在爐頂橫梁及H型梁側面對應位置焊接吊掛吊耳，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想

更換電爐爐頂7#、8#H型梁下層預埋冷卻水循環管道，并修復下層填充的澆注料，以確保H型梁的循環冷卻效果，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型梁兩側豎板，確保需處理H型梁切割中層筋板時不發生變形和位移，以防止爐頂整體結構受損。②將H型梁上層冷卻水關閉，待梁內水汽烘干后清除梁內積渣，切割中層筋板并拆除下層循環冷卻水管、澆筑料。③提前采用6mm鋼板和φ16mm鋼筋預制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型梁下層內壁進行間斷焊接增加強度，φ16mm吊掛桿與循環水管支撐架焊接。④澆筑支撐件安裝好后，焊接H型梁下層預埋循環冷卻水管支撐架；支撐架采用φ16mm鋼筋制作，焊接到H型梁下層內壁豎直方向中間位置用于支撐預埋的循環冷卻水管。⑤澆筑支撐件和循環水管支撐架完成后，鋪設循環冷卻水管，采用φ40＊6mm不銹鋼管制作，應盡量減少循環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梁下層循環水管鋪設完成后，采用鋼纖維增強澆注料澆筑填充修復下層澆筑料。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H型梁中間筋板，滿焊焊縫以確保H型梁上層循環水不滲漏。⑧修復后需對H型梁下層循環冷卻水和上層循環冷卻水進行通水檢測，確保循環水流量、壓力，循環水不泄漏。

3 電爐凍結層較高

3.1 電爐凍結層較高現狀及原因分析

昆鵬公司試生產以來，由于受市場原料影響，同時生產組織一直采用間斷性生產，停產保溫時間長，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，形成大量磁性鐵，造成電爐凍結層快速增長。電爐凍結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層。

3.2 處理電爐凍結層高的改進設想

電爐凍結層的處理磁性鐵的還原反應方程如下：3Fe3O4+FeS=10FeO+SO2，該反應在1400℃以上才能進行。3Fe3O4+FeS+5SiO2=5（2FeO·SiO2）+SO2，由 于 SiO2的存在，該反應在1100℃下就能進行造渣反應。可見SiO2是Fe3O4破壞的必要條件，往電爐內通入石英砂可達到降低電爐凍結層的目的。①處理凍結層之噴砂罐改造設想：因直接使用人工往電爐內加沙工作量較大且石英砂不能噴至凍結層，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層處，可實現30分鐘連續噴入。②處理凍結層之石英砂干燥改造設想：新購石英砂存在潮濕問題，會導致噴吹罐底部堵塞，無法滿足連續往電爐內通入石英砂，可操作性較差，收集電爐高溫煙氣，將高溫煙氣與石英砂混合，再增設離心通風機、旋風除塵器、皮帶運輸機來實現干燥石英砂的作用，使用后的煙氣再進入工藝煙氣管路，實現煙氣熱量的二次回收。③處理凍結層之電爐爐頂增加油槍孔改造設想：目前電爐爐頂油槍孔個數較少，使用電爐噴砂槍往電爐內通入石英砂攪動范圍無法覆蓋整個電爐爐底凍結層，無法徹底降低電爐凍結層，需結合電爐爐頂結構、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部結構不清楚，因此，施工時，操作人員切記不能直接站在爐蓋上，以防鉆孔過程中發生意外。

4 結語

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