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      江銅貴冶回轉(zhuǎn)式精煉爐技術(shù)進步

      2012-08-15 00:49:55顏志剛
      銅業(yè)工程 2012年6期
      關(guān)鍵詞:回轉(zhuǎn)式精煉爐耐火磚

      顏志剛

      (江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠,江西 貴溪 335424)

      1 引言

      江西銅業(yè)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(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)的22個成套引進項目之一,主工藝流程及設(shè)備分別從日本和芬蘭引進,工廠最初設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)電銅20萬t,分二期建設(shè),一期工程為年產(chǎn)銅9萬t電銅,二期工程分兩步進行,二期一步年產(chǎn)15萬t電銅,二期二步20萬t電銅[1]。在二期工程完工達產(chǎn)后,貴冶迎來了第三次發(fā)展機遇:三期工程國家批準(zhǔn)開工建設(shè),年產(chǎn)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(chǎn)及幾個挖潛工程順利實施后,貴冶2012年的產(chǎn)量計劃已達103萬t電銅。以下是伴隨貴冶發(fā)展過程,回轉(zhuǎn)式精煉爐技術(shù)進步的闡述。

      2 與爐殼有關(guān)的改進

      2.1 容量變化

      貴冶一期工程設(shè)置了兩臺240噸級回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)式精煉爐和一臺85T/H的圓盤澆鑄機。三期工程建設(shè)時,一方面考慮到240噸級回轉(zhuǎn)精煉爐與350噸級回轉(zhuǎn)精煉爐操作系統(tǒng)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(tǒng)留一定的余量,使生產(chǎn)能力與40萬噸陰極銅產(chǎn)量相配套,因此,將一期兩臺240噸級回轉(zhuǎn)精煉爐更換為兩臺350噸級回轉(zhuǎn)精煉爐。在勞動力成本不斷增加及大型精煉爐相關(guān)技術(shù)日漸成熟的情況下,貴冶在30萬噸銅冶煉工程建設(shè)時,設(shè)計采用了600噸級回轉(zhuǎn)精煉爐,這樣既少了一套操作系統(tǒng),又減少了操作人員,但停爐檢修一定會影響整個系統(tǒng)的的產(chǎn)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(zhuǎn)式精煉爐的端墻都是彈簧壓緊式,這種結(jié)構(gòu),一方面,彈簧長期處在高溫狀態(tài)易失去彈性,而在生產(chǎn)時由于高溫及作業(yè)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(zhuǎn)式精煉爐的耐火磚爐襯損耗不均勻,為節(jié)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(qū)域耐火磚的膨脹不一樣,會導(dǎo)致回轉(zhuǎn)精煉爐的端墻壓蓋不平行位移,從而出現(xiàn)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(xiàn)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(zhuǎn)精煉爐設(shè)計時,特意改變這種結(jié)構(gòu),將其設(shè)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(shè)計,可保證端墻不倒塌。但這種設(shè)計存在的不足是:如果耐火磚爐襯膨脹留設(shè)不夠,會導(dǎo)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(shè)準(zhǔn)確膨脹縫。

      2.3 氧化還原風(fēng)口及透氣磚口的增加

      在30萬噸銅冶煉工程600噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐的設(shè)計中,因爐體變大,銅量多,氧化還原的量增加,為節(jié)省生產(chǎn)時間,設(shè)計了四個氧化還原風(fēng)口(350噸級精煉爐設(shè)有兩個氧化還原風(fēng)口)。為保證爐體內(nèi)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(jié)省能源,保護爐襯,在600噸級回轉(zhuǎn)精煉爐的底部增加了10個透氣孔。由于透氣孔的設(shè)置,可使?fàn)t內(nèi)的銅液得到充分?jǐn)嚭?,使氧化還原均勻、及時,精煉一爐銅可節(jié)省3~4小時。設(shè)置透氣孔后,爐內(nèi)各部位的溫度能基本保持相近,不會有過熱區(qū),因而爐齡一直在720爐次左右,比沒有透氣孔的350噸級回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)式精煉爐進行增設(shè)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(zhuǎn)式精煉爐全部增設(shè)透氣孔,就相當(dāng)于增加了一臺560噸級的傾動爐。

      3 與爐襯有關(guān)的改進

      3.1 耐火材料國產(chǎn)化

      一期240噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐及配套煙氣爐的筑爐技術(shù)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(dǎo)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(yǎng),在進行二期設(shè)計時,工廠技術(shù)人員參與爐襯設(shè)計,并提出了耐火材料國產(chǎn)化的方案。在得到認證后,將二期兩臺350噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐及其附屬煙氣爐所用的670噸耐火材料全部國產(chǎn)化[3]。國產(chǎn)化后的17年生產(chǎn)實踐證明,國產(chǎn)耐火材料能滿足生產(chǎn)的需要。耐火材料的國產(chǎn)化,不僅為工廠節(jié)約了外匯及成本,而且為后期的生產(chǎn)維修找到了新的合格的耐火材供應(yīng)商,為后來緊急維修時耐火材料的及時供應(yīng)提供了保障。

      3.2 爐口蓋的改進

      一期240噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐的爐口蓋,設(shè)計是280mm厚的高鋁質(zhì)耐火搗打料,容易發(fā)生剝落,壽命只有三個月,不能滿足生產(chǎn)的要求。貴冶工程技術(shù)人員在了解情況分析原因后,采用了鋼纖維鎂鉻質(zhì)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(chǎn)同步[4]。

      3.3 燒嘴喇叭口改進

      一期240噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐端墻上的燒嘴喇叭口,設(shè)計是用鎂質(zhì)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(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進行。貴冶工程技術(shù)人員,通過經(jīng)驗的積累,自行設(shè)計定型磚,通過組合砌筑形成燒嘴喇叭口,這樣的結(jié)構(gòu)能與整個爐體同步損耗,能滿足生產(chǎn)的要求。

      3.4 磚型的統(tǒng)一及設(shè)計

      貴冶回轉(zhuǎn)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(guī)劃都不一樣,如不整合統(tǒng)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(shù)人員進行了一系列耐火磚的統(tǒng)一及設(shè)計工作,最終將磚型降為35種。如原設(shè)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(tǒng)一成一種型號;幾種爐型的爐口磚統(tǒng)一成一種型號。600噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐的端墻磚型自己設(shè)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(shè)備的改進

      4.1 爐口水套的改進

      隨著產(chǎn)量的增加,爐口倒銅出渣的頻率加大,爐口的下部及兩側(cè)水套的冷卻效果顯現(xiàn)不足,爐口區(qū)的耐火磚損耗加快,并出現(xiàn)水套燒損及爐殼發(fā)紅,被迫停爐檢修的情況,影響了正常的生產(chǎn)。為改變這種狀況,貴冶工程技術(shù)人員將爐口的下部及兩側(cè)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(nèi)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(chǎn)的需要。

      4.2 澆鑄溜槽的改進

      澆鑄溜槽是回轉(zhuǎn)式精煉爐必不可少的附屬設(shè)備,它是將銅水引到澆鑄包澆鑄陽極板。隨著貴冶產(chǎn)能的不斷提升,回轉(zhuǎn)式精煉爐的出銅頻率也成倍增加,澆鑄溜槽經(jīng)常出現(xiàn)因燒穿或溢銅而停止?jié)茶T;耐火澆注料脫落而使?jié)茶T的陽極板成為廢板。澆鑄溜槽也一度成為制約生產(chǎn)的一個瓶頸。為改變這種狀況,一方面,江銅(貴溪)新技術(shù)公司通過現(xiàn)場考查后,自己配制了適合回轉(zhuǎn)式精煉爐溜槽使用的耐火澆注料。另一方面,根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)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(jié)。第三,由專業(yè)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(yè)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(nèi)整體壓模震搗,使?jié)沧⒊尚偷牧锊鄢蔀橐粋€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(chǎn)的瓶頸。

      4.3 煙氣處理附屬設(shè)備的改進

      為落實國家的節(jié)能減排政策,貴冶提出了“安全第一,環(huán)保優(yōu)先”的口號,將環(huán)保提升到了工廠工作的首位,回轉(zhuǎn)式精煉爐煙氣的排放也進行了重新考慮。原來回轉(zhuǎn)式精煉爐排出的高溫?zé)煔饨?jīng)過煙氣爐完全燃燒后,通過稀釋風(fēng)將高溫?zé)煔?1200℃)降至400℃以下[6],直接經(jīng)排煙風(fēng)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?zé)煔獾臒崮鼙话装椎亓魇?。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(zhuǎn)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(chǎn)生的一氧化碳處理不當(dāng),會發(fā)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?zé)煔庠谕ㄟ^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(nèi),極大地減少了煙塵的外排,保證了煙氣達標(biāo)排放。四臺回轉(zhuǎn)式精煉爐余熱鍋爐投放使用后,每年可產(chǎn)余熱蒸汽9萬噸,經(jīng)濟效益可觀。在30萬噸銅冶煉工程的600噸級回轉(zhuǎn)式精煉爐建設(shè)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(xiàn)代化工廠最合理的設(shè)計。

      5 結(jié)語

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

      [1]李貽煌.貴溪冶煉廠二期一步工程性能考核結(jié)果分析.江西銅業(yè)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(fā)展.銅業(yè)工程.2006.(3):27-30.

      [3]貴溪冶煉廠熔煉車間崗位培訓(xùn)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(yè)工程.1999.(2):22-24.

      [6]朱祖澤.賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué).北京:科學(xué)出版社.2003.466-468.

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