傳統(tǒng)式銅陽極爐砌筑及陽極火法精煉廠建設(shè)中的若干問題（續(xù)）

□文/劉樹景 朱文峰山東金升有色金屬集團有限公司

傳統(tǒng)式銅陽極爐砌筑及陽極火法精煉廠建設(shè)中的若干問題（續(xù)）

Problems of Traditional Anode Furnace Masonry and Refi nery Construction in Copper Industry (II)

□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(yè)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(tǒng)式陽極爐進行銅的火法精煉，生產(chǎn)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(shè)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(chǎn)業(yè)鏈發(fā)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(xué)，因項目建設(shè)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(fā)他的講課大綱以供讀者討論。

（上接2011年 第九期 第57頁）

六、煙氣凈化及通風(fēng)除塵設(shè)備的選擇

陽極爐熱平衡計算表明，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量60%以上由煙氣帶走，致使陽極爐煙氣量大、溫度高。由于陽極爐為周期作業(yè)使得各階段煙氣量有非常大的波動，因處理原料的不同，導(dǎo)致產(chǎn)生煙氣中雜質(zhì)變化非常復(fù)雜。

由于陽極爐煙氣具有復(fù)雜的理化特性，因此，從陽極爐煙氣中獲取二次能源、凈化工藝煙氣已經(jīng)成為有色科技人員必須研究的重大課題。

1. 工藝煙氣凈化系統(tǒng)

余熱鍋爐流程：余熱鍋爐可將高達1 300℃的出爐煙氣降溫至300℃~400℃，產(chǎn)出飽和蒸汽，同時捕集大量煙塵。目前，國內(nèi)典型的余熱鍋爐凈化煙氣流程如下：

出爐煙氣-余熱鍋爐-表冷器-布袋收塵-煙囪排空

出爐煙氣-余熱鍋爐-助燃空氣的熱風(fēng)換熱器-布袋收塵-煙囪排空

但“余熱鍋爐凈化煙氣流程”在傳統(tǒng)式陽極爐生產(chǎn)中所占的比重并不大，主要是因為該流程并不完善，存在著如下問題：余熱鍋爐一次性投資巨大；余熱鍋爐可以產(chǎn)飽和蒸汽，但陽極爐的綜合能源能耗并不一定更低；該流程的生產(chǎn)工藝并不穩(wěn)定，如余熱鍋與陽極爐的煙道接口、余熱鍋爐前部、隔墻以及頂蓋有短期生產(chǎn)就燒損的現(xiàn)象。

選擇余熱鍋爐流程可以采取的措施：余熱鍋爐與陽極爐的連接通常在架空6.00米處,不設(shè)置煙道閘板，致使余熱鍋爐與陽極爐之間的溫度梯度很小，這是造成綜合能源消耗高的主要原因。若將陽極爐煙道落地，設(shè)置煙道閘板，可使陽極爐的直接能源消耗降至最低，雖然產(chǎn)生的飽和蒸汽量要減少，但可以保證綜合能耗降低。在實施上述措施后，可以減小余熱鍋爐產(chǎn)能，降低固定資產(chǎn)一次性投入，解決余熱鍋爐短期使用就燒損的問題。合理的進行陽極爐的二次能源利用，是再生有色金屬行業(yè)要走的一條必由之路。

2. 噴霧冷卻器流程

以壓縮空氣為動力，冷卻水以霧狀與高溫含塵煙氣混合，是噴霧冷卻器的原理。該設(shè)備是一種高效、快速的冷卻設(shè)備，設(shè)備阻力僅為300Pa。自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以控制煙氣的溫度，滿足布袋收塵器的要求。有國內(nèi)陽極爐廠家已應(yīng)用該技術(shù)，也有廠家準備采用。筆者認為，噴霧冷卻器與電收塵器聯(lián)合流程優(yōu)勢最為明顯。

3. 煙道設(shè)置水冷排管

煙道設(shè)置水冷排管和一些輔助手段相配合使煙氣降溫，再經(jīng)布袋收塵器，形成最簡易的煙道水冷排管流程。該流程的特點是：水加熱后，可送至蒸汽鍋爐，有一定的節(jié)能效果；簡單易行，適用于老廠改造。

4. 沖擊式水浴收塵器

該流程集降溫、收塵為一體，適合于環(huán)保要求十分嚴的二、三類地區(qū)。陽極爐用沖擊式水浴收塵器與鍋爐用同類產(chǎn)品有重要的兩點區(qū)別：其一，煙道為鋼制水套；其二，循環(huán)水量大。其最大弱點是污水難處理。綜上所述，陽極爐工藝煙氣凈化的各種流程種類繁多，但均不成熟。

5. 爐口通風(fēng)除塵

爐口通風(fēng)除塵可直接選用布袋收塵器。野風(fēng)閥的設(shè)置必不可少，這一設(shè)置陽極爐行業(yè)中應(yīng)用的較為統(tǒng)一，只是煙罩布置應(yīng)更加完美。

七、陽極爐主生產(chǎn)廠區(qū)

陽極爐主生產(chǎn)廠區(qū)占地面積（以2臺100噸為例）應(yīng)大于或等于10 000m2。

八、生產(chǎn)廠房

陽極爐主生產(chǎn)廠房與鑄型副廠房最好分為兩跨布置，見平面配置圖（圖1）和立面圖（圖2）。

廠房的結(jié)構(gòu)形式：

方案之一： 全部鋼構(gòu)，造價約為800±元/m2，特點是價格較低；不利之處在于：房蓋易腐蝕，難以維修。

方案之二：砼尾面板，造價約為1 300±元/m2；不利之處是價格較貴，優(yōu)點是房蓋不腐蝕，免維修。筆者建議，在有條件的情況下，應(yīng)選擇方案之二。

九、陽極爐的砌筑

（以100噸天然氣陽極爐為例，圖3）

1.陽極爐最佳的工藝孔布置（涉及至平面布置）：爐頭雙燒頭孔；爐尾設(shè)置扒渣口；爐子正面設(shè)置雙爐門；全部處理冷料：設(shè)置兩個加料門。

如果是冷熱料各半：可設(shè)置一個加料門、一個倒熱態(tài)銅的門；爐子后面設(shè)置一個出銅口（對應(yīng)單圓盤鑄型機），或兩個出銅口（對應(yīng)雙圓盤鑄型機）。

2. 爐子的標高根據(jù)整體立面圖設(shè)置。

3. 爐子的總重量按500噸考慮（土建基礎(chǔ)條件）。

4. 爐子幾何尺寸的選擇原則

（1）床面積≥20m20m22。

（2）長寬比：粉煤爐長寬比最大，接下來依次是重油爐長寬比、天然氣爐長寬比、煤氣爐長寬比。

圖1 陽極爐平面配置圖

圖2 陽極爐立面圖

（3）爐膛高度：在能夠順利加料的前提下，爐膛高度越低越好。加料爐口上部的三角水套拱梁最大的優(yōu)勢是可將爐膛高度控制得較低。

圖3 100噸天然氣陽極爐砌體圖

（4）熔池深度：原料的化學(xué)質(zhì)量較好可適當?shù)募由钊鄢亍?/p>

（5）煙氣出口面積：該面積可選0.7±m(xù)2，若選擇了爐尾扒渣，取煙氣出口寬比高略大一些。

（6）直升煙道斷面積：該面積可選≥1m2。

（7）各種不同燃料的陽極爐火橋長度由大到小排序為：粉煤爐火橋、重油爐火橋、天然氣爐火橋、煤氣爐火橋。

5. 陽極爐的磚體結(jié)構(gòu)

（1）爐底花垛高度可為55層磚：5×67=335mm；磚垛面積≥1/3；通風(fēng)面積≤2/3。

（2）爐底的厚度組成（由下至上）可為：鑄鐵板40mm；石棉板10mm；粘土磚5層 5×67=335mm；搗打料65mm;爐底鎂鉻反拱磚 460mm，合計厚度：910mm。

注：鎂鉻反拱磚可選特異形磚：460×150×75/82(立)。

（33）爐墻

爐墻的厚度組成（由外至內(nèi)）可為：鑄鐵板 40mm,石棉板 10mm,粘土磚 230mm,鎂質(zhì)磚內(nèi)襯 450~460mm，墻體的總厚度740mm。渣線鎂質(zhì)磚內(nèi)襯可選高檔鎂鉻磚砌筑3層。

（4）煙道小施：可選雙層旋磚砌筑，以增加其強度。

（5）加料門旋磚：若加料門不采用三角水套梁，可選臥式旋磚：460×250×70/80（臥）進行砌筑，以增加其強度。

（6）燒孔φ300mmm 22個：可選230×115×35/65（立）環(huán)砌，此結(jié)構(gòu)強度非常高，造價低。

（7）爐頂（單位：mm ） ：爐頂施磚：380×150×70/80（立、單眼）；配磚：460×150×75(雙眼)(每環(huán)約6塊)；100噸陽極爐不必吊掛爐頂,但每塊磚之間必須插入連接鐵釘。

（8）出爐煙道

出爐煙道有必要加厚,逐步減厚度至230mm。當考慮到余熱回收時,可將煙道外皮砌筑輕質(zhì)粘土磚,其厚度可為115mm。煙道拱腳后面可將輕質(zhì)磚改為粘土磚。

6. 爐子的主鋼架結(jié)構(gòu)

爐底鑄鐵板：厚度可選40mm；爐子主柱：靠近工藝口門，承受較高溫度的立柱需要設(shè)置為水冷立柱。100噸陽極爐的立柱高度模數(shù)可確定為4 500mm，加料門兩側(cè)的水冷立柱直接制成5 500mm，以安置加料爐門。拉筋：圓鋼φ56mm，螺紋M54，接頭可為螺紋連接。

鑄鐵爐墻板：厚度模數(shù)40mm，尺寸較大的板設(shè)置加強筋。加料門下部的爐墻可制防加料機撞擊的擋鐵。

工藝孔門的水冷保護：加料門、扒渣門需設(shè)置水冷保護套，爐門也需水冷。

燒火孔也可設(shè)置水冷保護套及水冷活動擋板。爐子可設(shè)置φ200mm橫梁支撐環(huán)保除塵煙罩，取消煙罩支撐立柱?？緺t的時間通常為15晝夜；低溫段水汽蒸發(fā)（800℃）；必須有嚴格的恒溫過程。在烤爐末期，純銅滲透爐底——洗爐（新爐）。