王 闐， 吳長林， 王成國

(大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠， 湖北 黃石 435005)

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陽極爐透氣磚技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

王 闐， 吳長林， 王成國

(大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠， 湖北 黃石 435005)

介紹了銅陽極爐透氣磚技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)漏銅事故進(jìn)行分析，指出透氣磚操作維護(hù)要求，對(duì)存在的問題提出改進(jìn)建議。陽極爐透氣磚技術(shù)的應(yīng)用，提高了反應(yīng)速率，強(qiáng)化了傳熱效果，降低了生產(chǎn)成本，提高了陽極銅質(zhì)量。

陽極爐； 透氣磚； 漏銅事故； 操作維護(hù)

0 前言

陽極爐透氣磚底吹技術(shù)就是通過透氣磚向爐內(nèi)熔體鼓入氮?dú)膺M(jìn)行攪拌，以達(dá)到有效提高陽極爐傳熱速率和改善冶金化學(xué)反應(yīng)條件的目的。目前，云南銅業(yè)、金川集團(tuán)、銅陵有色、山東陽谷等多家大型企業(yè)都引進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)，成功應(yīng)用在陽極爐生產(chǎn)上。然而，由于透氣磚系統(tǒng)的維護(hù)要求很高，不少廠家出現(xiàn)過透氣磚漏銅事故。

大冶在480 t回轉(zhuǎn)式陽極爐(Φ4.6 m×13 m)采用透氣磚氮?dú)獾状导夹g(shù)獲得成功，其底部安裝了9塊透氣磚，安全生產(chǎn)周期達(dá)14個(gè)月以上。

1 透氣磚的結(jié)構(gòu)

透氣磚底吹系統(tǒng)主要由透氣磚、氣源調(diào)控系統(tǒng)和溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成，其具有管路堵塞、漏氣以及透氣磚溫度等檢測(cè)功能，系統(tǒng)操作簡單。透氣磚主要包含母磚(座磚)、耐磨套磚和多孔磚(芯磚)三部分，另配有鎖緊裝置、熱電偶等。透氣磚系統(tǒng)安裝如圖1。

圖1 透氣磚系統(tǒng)安裝圖

2 操作維護(hù)要求

透氣磚在正常操作時(shí)處于爐內(nèi)熔體面下，易出現(xiàn)漏銅事故。生產(chǎn)中如果出現(xiàn)長時(shí)間停氣、管路漏氣等問題，易造成堵塞而失去透氣磚的作用，因此透氣磚的操作及維護(hù)要求非常高。

2.1 安裝砌筑要求

爐體內(nèi)襯耐火磚必須采用濕砌，透氣磚及其周圍600 mm范圍以內(nèi)砌筑不留膨脹縫，耐火磚間隙最大不超過1 mm，防止銅水從磚縫及爐殼間隙中滲漏出來，從而造成漏銅。

2.2 開停爐要求

停爐時(shí)爐內(nèi)銅水盡量倒完，透氣磚轉(zhuǎn)離最低位置，保持向透氣磚通氣，以防爐內(nèi)殘留銅水凝固時(shí)堵塞透氣磚。

開爐升溫前檢查透氣磚的破損及周圍磚縫情況，升溫時(shí)嚴(yán)格按照升溫曲線進(jìn)行升溫膨脹，避免透氣磚周圍耐火磚膨脹縫吸收不好造成漏銅。

2.3 操作要求

(1) 進(jìn)料前必須檢查，確保透氣磚無破損、鎖緊裝置無松動(dòng)等。

(2) 生產(chǎn)過程中加強(qiáng)透氣磚的溫度和氮?dú)饬髁康仍诰€監(jiān)測(cè)。正常操作工藝參數(shù)為：氮?dú)鈮毫?.5～0.7 MPa，溫度≤1 100 ℃，每塊透氣磚氮?dú)饬髁扛鶕?jù)陽極爐不同的作業(yè)階段和不同的位置進(jìn)行合理調(diào)節(jié)(30～300 L/min)，以達(dá)到最佳的使用效果。

(3) 注意事項(xiàng)：測(cè)量溫度達(dá)到1 100 ℃時(shí)說明透氣磚的厚度不到200 mm，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換；透氣磚停氮時(shí)間不宜過長，一般不能超過1 h；透氣磚外面可增加風(fēng)冷，延長其使用壽命。

3 漏銅故障分析與處理

造成透氣磚漏銅最主要的原因是安裝透氣磚必須在熔體面下的爐殼上開孔。生產(chǎn)過程中，銅水會(huì)向下滲透，且銅水會(huì)對(duì)透氣磚產(chǎn)生很大的靜壓力，如果透氣磚破損、松動(dòng)或周圍磚縫過大，熔體易從磚縫滲漏到透氣磚孔處流出，造成漏銅。

大冶2#陽極爐從點(diǎn)火升溫到停爐檢修共生產(chǎn)了近14個(gè)月，期間出現(xiàn)過3次漏銅，分別出現(xiàn)在第一爐次、生產(chǎn)中期和生產(chǎn)尾期，由于采取了有效的處理措施，保證了生產(chǎn)的進(jìn)行。

3.1 漏銅原因分析

(1) 在第一爐銅即將澆鑄時(shí)，出現(xiàn)了7#透氣磚漏銅，主要原因是7#透氣磚周圍耐火磚砌筑時(shí)磚縫太大，還原過程操作溫度過高，流動(dòng)性好的銅水從磚縫滲漏至透氣磚孔處流出，導(dǎo)致漏銅。

(2) 運(yùn)行大約6個(gè)月時(shí)，9#透氣磚出現(xiàn)漏銅，主要原因是當(dāng)天處理故障停爐降溫時(shí)間太長，開爐升溫膨脹時(shí)間不夠，透氣磚周圍縫膨脹未充分吸收，導(dǎo)致進(jìn)料時(shí)漏銅。

(3) 運(yùn)行大約13個(gè)月時(shí)，由于是生產(chǎn)尾期，透氣磚較薄，耐磨套磚出現(xiàn)破裂，最終導(dǎo)致漏銅。

3.2 事故處理

(1)出現(xiàn)漏銅時(shí)，將漏銅的透氣磚盡量轉(zhuǎn)離熔體面，減少熔體對(duì)漏銅處的靜壓力。

(2)對(duì)漏銅點(diǎn)及周圍進(jìn)行強(qiáng)制冷卻降溫，使流出的熔體冷卻凝固形成自封。

(3)對(duì)于透氣磚套磚破損導(dǎo)致的漏銅，可將透氣磚孔從外部加焊鋼板灌注澆注料進(jìn)行封堵。

(4)較小的漏銅，一般從外部降溫冷卻，待熔體凝固后稍做處理可繼續(xù)生產(chǎn)。

(5)對(duì)于透氣磚破損、脫落等導(dǎo)致的重大漏銅事故，必須更換透氣磚。

(6)增加冷卻風(fēng)對(duì)透氣磚外部及周圍進(jìn)行冷卻降溫，如有小流量銅水流至透氣磚周圍時(shí)會(huì)凝固自封，避免漏銅。

4 透氣磚技術(shù)的應(yīng)用效果

對(duì)使用透氣磚技術(shù)的2#陽極爐與無透氣磚的4#陽極爐的生產(chǎn)情況進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明使用透氣磚技術(shù)效果顯著。

4.1 生產(chǎn)操作方面

采用透氣磚技術(shù)在操作方面的優(yōu)點(diǎn)有：

(1) 排渣效果好：2#陽極爐排渣時(shí)，通過氮?dú)夤膭?dòng)，有效地將爐渣從爐子兩端和對(duì)面吹送到排渣口，便于爐渣排出；使用煤基還原后渣層比4#陽極爐薄，對(duì)生產(chǎn)影響較小。

(2) 提溫效果好：鼓入的氮?dú)鈹噭?dòng)熔體，提高了熱效率，2#陽極爐還原后的銅水溫度比4#陽極爐相同條件下的高20～30 ℃。

(3) 爐內(nèi)粘結(jié)少：在氮?dú)獾臄嚢柘?，爐內(nèi)銅水溫度均勻，無死區(qū)，無爐結(jié)，爐體耐火材料檢修挖補(bǔ)時(shí)易操作。

4.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面

2#陽極爐與4#陽極爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1。

表1 2#陽極爐與4#陽極爐指標(biāo)對(duì)比

由表1可知，采用透氣磚具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 降低能耗：通過氮?dú)鈹嚢?，提高了還原劑的利用率，還原單耗明顯降低。

(2) 提升產(chǎn)品質(zhì)量：由于鼓入氮?dú)獾臄嚢韬臀阶饔茫岣吡司珶挸s能力，陽極銅主品位上升。

(3) 提高作業(yè)效率：平均單位氧化還原時(shí)間縮短了近50%，提高了反應(yīng)效率。

4.3 透氣磚損耗情況

陽極爐生產(chǎn)一個(gè)周期(14個(gè)月)后，透氣磚的損耗情況如表2。

表2 生產(chǎn)尾期各透氣磚的厚度 mm

由表2可知，3#、6#、9#透氣磚損耗速度明顯比其他透氣磚要快，由于各透氣磚所處位置不同，受到的熔體沖刷也不同。3#透氣磚位于爐口正下方，進(jìn)料時(shí)受到熔體的直接沖刷；6#、9#透氣磚位于氧化還原口旁，在氧化還原操作時(shí)受到熔體的劇烈沖刷。而從透氣磚鼓入的氮?dú)鈱?duì)周圍熔體的攪拌也加快了透氣磚損耗速度，生產(chǎn)尾期透氣磚的厚度(尤其是芯磚和套磚)比周圍耐火磚要薄50～60 mm。但從透氣磚的損耗速度來看，仍可再持續(xù)生產(chǎn)4～5個(gè)月。因此透氣磚的正常使用周期可在18個(gè)月以上。

5 結(jié)語

從陽極爐透氣磚技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況看，該技術(shù)在提高作業(yè)效率、降低能耗、提高陽極銅質(zhì)量等方面效果較好，但是仍需要進(jìn)一步改進(jìn)：

(1) 透氣磚外部鎖緊裝置只頂住芯磚，套磚是通過芯磚向內(nèi)擠緊，而套磚內(nèi)外厚度相同，如套磚出現(xiàn)破損，其破裂部分容易掉出來，從而發(fā)生漏銅。應(yīng)對(duì)鎖緊裝置改進(jìn)，使其也能直接頂緊套磚。另外可考慮將套磚改為內(nèi)厚外薄，即使套磚出現(xiàn)破損也不會(huì)往外掉。

(2) 對(duì)透氣磚安裝位置進(jìn)行合理布置，避免正對(duì)爐口，另外可取消氧化還原口周圍的透氣磚。

(3) 透氣磚技術(shù)在銅陽極爐上的節(jié)能降耗效果顯著，是大型陽極爐的發(fā)展趨勢(shì)，但在防止漏銅事故上仍需改進(jìn)完善。

[1] 黃永峰.透氣磚在銅冶煉生產(chǎn)中的應(yīng)用與技術(shù)進(jìn)步[J].有色冶金節(jié)能，2008，(5)：25-28.

Production practice of copper anode furnace purging plug technology

WANG Tian， WU Chang-lin， WANG Cheng-guo

The production practice of the Daye copper anode furnace purging plug technology was introduced，the copper leakage accident was analyzed in this paper. The operation and maintenance requirements of purging plug, and some suggestions to existing problems were pointed out. After application of purging plug technology, the reaction rate was increased， the heat transfer effect was strengthened，the production cost was reduced， the quality of the copper anode was improved.

anode furnace； purging plug； leakage copper accident； operation and maintenance

王 闐(1973—)，云南昆明人，冶金工程碩士，高級(jí)工程師，從事銅冶煉生產(chǎn)及管理工作，現(xiàn)為大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠黨委書記。

2014-- 04-- 15

TF811； TF806.23

B

1672-- 6103(2015)02-- 0019-- 03