铜浮渣反射炉结构改造实践探索

牛勤学,付国秀

(陕西锌业有限公司商洛炼锌厂,陕西商洛 726007)

铜浮渣反射炉结构改造实践探索

牛勤学,付国秀

(陕西锌业有限公司商洛炼锌厂,陕西商洛 726007)

经过对铜浮渣反射炉熔炼过程的气氛特性及焦炉煤气特性的分析,将铜浮渣反射炉的结构及砌体材质进行了改进,并经生产实践验证,成效显著。

铜浮渣反射炉;结构;砌体材质

铅精炼除铜过程中所产的铜浮渣,一般经过反射炉或转炉处理,以回收铅、铜、锌、金、银。铜浮渣反射炉一般以块煤、重油、发生炉煤气或天然气为燃料。而某公司的铅浮渣反射炉以焦炉煤气为燃料,但其反射炉炉型结构仍沿用了以块煤为燃料的炉型结构。在使用过程中,由于焦炉煤气的热值较高,火焰较长,火焰温度高,经常出现炉顶或直升烟道烧塌,侧墙或挡火墙烧穿等设备事故,迫使停炉检修,给企业造成了巨大的经济损失。经过对焦炉煤气的特性、反射炉熔炼过程的气氛特性分析,将反射炉的结构及砌体材质进行了改进,并经生产实践验证,成效显著,大大提高了反射炉的使用寿命。

1 反射炉熔炼铜浮渣的基本原理

国内外铜浮渣反射炉一般以块煤、重油、发生炉煤气或天然气为燃料,采用纯碱-铁屑法处理铜浮渣,炉温一般控制在1 200～1 250℃,铜浮渣与纯碱、焦粉、铁屑配料从炉顶加入,加入纯碱可以使砷、锑与纯碱生成钠盐进入炉渣和PbS生成金属铅,同时可降低炉渣和铜锍的熔点,加入铁屑是利用金属铁与PbS发生置换反应,将铅置换出来,同时造铜锍,加入焦粉的目的是将PbO还原成金属铅和维持炉内的还原性气氛,防止炉料上层氧化,调整钠在铜锍和炉渣中的分配,一般加入量为1%～3%。铜浮渣在高温下熔化,在纯碱、铁屑、焦粉共同作用下,铅被还原成液态金属铅,同时富集金、银,向炉底沉降,铜与铁、硫、钠、砷、锑形成冰铜浮在铅液面与炉渣中间,铁、钙、硅形成炉渣浮在最上面,锌、铟等易挥发的金属被还原成金属气体随烟气带出,在收尘系统随着温度的降低氧化成金属氧化物被收集,铅从炉底以虹吸形式放出,渣和冰铜从渣口放出[1]。

2 原铜浮渣反射炉结构及存在的问题

2.1 原铜浮渣反射炉结构及辅助设施

反射炉由燃烧室、熔池、直升烟道三部分组成,反射炉附件有加料斗、放铅口、放渣口、烧嘴,辅助设施有平烟道、沉尘箱、表面冷却器、布袋收尘器、离心风机、烟囱。其结构连接示意图如图1所示。

2.2 存在的问题

2.2.1 炉体结构设计不合理

原铜浮渣反射炉设计有燃烧室、挡火墙、直升烟道,炉顶采用驼峰式炉顶,该炉型结构对以煤为燃料的反射炉较适应,但经实践验证,对于以焦炉煤气为燃料的反射炉,存在以下弊端:

1.炉底和侧墙均采用δ=10钢板,且侧墙钢板的高度仅为炉底厚度。

2.焦炉煤气的热值17 976 kJ/m3,热值大,火焰温度高,高温火焰直射挡火墙,挡火墙容易烧坏,从而导致漏铅事故。

3.挡火墙改变火焰方向,使高温火焰直射炉顶,炉顶温度高,炉顶容易烧坏,炉顶寿命短。

4.直升烟道以拱顶为支撑,容易塌陷。

2.2.2 放铅口位置设计不合理

图1 反射炉结构连接示意图

原铅浮渣反射炉放铅口设计在反射炉端头,放渣口设计在反射炉侧面,放渣过程更换渣包通过渣包小车的平移来更换,放铅过程铅包的更换,通过行车的吊移来更换,操作难度大,安全性差,经常出现放铅口堵不死,产生跑铅、烧伤等安全事故。

2.2.3 砌体材质选择不合理

该公司原反射炉拱顶、炉墙及返拱底均用高铝砖砌筑,由于炉内是1 200～1 250℃的高温及强还原性、强碱性气氛,炉气及高温液体渣对高铝砖的腐蚀比较快,炉顶用不到2个月,炉墙及炉底用不到6个月,严重影响生产。

3 改进方案

改进后的反射炉结构如图2所示。

图2 改进后的反射炉结构连接示意图

1.将炉底钢板改为δ=16钢板,侧墙钢板改为δ=12钢板,侧墙钢板高度改为与侧墙同高。

2.将放铅口由反射炉端头改到与放渣口相同的侧面,由于放铅、放渣两个操作过程存在时间差,可以用同一个渣包小车来完成放铅、放渣操作。

3.去掉燃烧室,将燃烧室直接改为熔池,可扩大熔池面积2.2 m2,提高了反射炉处理能力。

4.将直升烟道改为平烟道,既延长了烟道寿命,又便于清理,减少了烟道阻力。

5.高铝砖和铝镁砖的主要性能分析对比见表1,由表1可以看出镁铝砖的耐火度、荷重软化开始点温度、使用温度都比高铝砖高,其化学稳定性与高铝砖一致,对还原性气氛、碱性渣、熔融金属都有较强的抵抗性,因此,将铜浮渣反射炉的拱顶及炉墙砌体材质由高铝砖改为镁铝砖,将返拱底由高铝砖砌体改为用浇铸料整体浇铸。

表1 高铝砖和铝镁砖的主要性能分析对比表[2]

4 取得的成效

改进后经过2 a的生产运行,实践验证取得了以下成效:

1.铅口、渣口在反射炉的同一侧,便于操作,减少了安全事故。

2.提高了反射炉的处理能力,在占地面积不变的情况下,反射炉熔池面积增大了2.2 m2,反射炉的日处理铜浮渣量增加了8.8 t。

3.平烟道便于清理,消除了炉顶塌陷引起的烟道塌陷,使烟道使用寿命延长到了14个月。

4.整体浇铸炉底,炉底钢板的加厚及侧墙钢板的加厚加高,杜绝了炉底渗铅事故的发生。

5.延长了反射炉使用寿命,炉顶使用寿命延长到了7个月,炉墙使用寿命延长到了14个月,炉底使用寿命延长到了2 a以上。

[1] 卿启云.重有色金属冶炼设计手册·铅锌铋卷[M].北京:冶金工业出版社,1995.162.

[2] 王守德.冶金炉热工与设计[M].西安:陕西科学技术出版社, 1995.466.

Abstract:Through the analysis of atmosphere of the characteristics and coke oven gas in copper dross reverberatory smelting,the structure and masonry materials of copper dross reverberatory are improved,and the achievements are remarkable after the production practice.

Key words:copper dross reverberatory;structure;masonry materials

Copper Dross Reverberatory Structure Reconstruction Practice Exploration

NIU Qin-xue,FU Guo-xiu
(Zinc Industry Co.,Ltd.Shanxi Shangluo Smelter,Shanxi726007,China)

TF806.29

A

1003-5540(2011)04-0035-02

2011-06-05

牛勤学(1969-),男,工程师,主要从事冶炼技术管理工作。