江铜贵冶回转式精炼炉技术进步

颜志刚

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424)

1 引言

江西铜业集团公司贵溪冶炼厂(以下简称贵冶)是国家“六五”计划的重点工程，国务院批准建设的22个成套引进项目之一，主工艺流程及设备分别从日本和芬兰引进，工厂最初设计规模为年产电铜20万t，分二期建设，一期工程为年产铜9万t电铜，二期工程分两步进行，二期一步年产15万t电铜，二期二步20万t电铜[1]。在二期工程完工达产后，贵冶迎来了第三次发展机遇:三期工程国家批准开工建设，年产量由20万t电铜提高到40万t电铜[2]。30万t铜冶炼工程建成达产及几个挖潜工程顺利实施后，贵冶2012年的产量计划已达103万t电铜。以下是伴随贵冶发展过程，回转式精炼炉技术进步的阐述。

2 与炉壳有关的改进

2.1 容量变化

贵冶一期工程设置了两台240吨级回转式精炼炉和一台45T/H的圆盘浇铸机，二期工程增建了两台350吨级的回转式精炼炉和一台85T/H的圆盘浇铸机。三期工程建设时，一方面考虑到240吨级回转精炼炉与350吨级回转精炼炉操作系统相差很大，会给操作及维修人员的工作增加难度;另一方面考虑到为阳极精炼系统留一定的余量，使生产能力与40万吨阴极铜产量相配套，因此，将一期两台240吨级回转精炼炉更换为两台350吨级回转精炼炉。在劳动力成本不断增加及大型精炼炉相关技术日渐成熟的情况下，贵冶在30万吨铜冶炼工程建设时，设计采用了600吨级回转精炼炉，这样既少了一套操作系统，又减少了操作人员，但停炉检修一定会影响整个系统的的产量，这是不足于小炉型的地方。

2.2 端墙改进

一期的240吨级及二、三期的350吨级回转式精炼炉的端墙都是弹簧压紧式，这种结构，一方面，弹簧长期处在高温状态易失去弹性，而在生产时由于高温及作业位置限定，无法及时更换，只能等计划停炉检修时再更换。另一方面，回转式精炼炉的耐火砖炉衬损耗不均匀，为节省维修成本，检修时采取局部挖修，这样弹簧的可收缩性和新旧区域耐火砖的膨胀不一样，会导致回转精炼炉的端墙压盖不平行位移，从而出现铜液从不平行位移的端墙压盖缝隙中渗出的情况。第三，端墙如果损耗过大，还会出现半墙倒塌的情况。为了改变这种被动局面，30万吨铜冶炼工程回转精炼炉设计时，特意改变这种结构，将其设计成球形端盖，并增加了一圈加强筋，以防止意外膨胀损坏球形端盖，球形端盖的设计，可保证端墙不倒塌。但这种设计存在的不足是:如果耐火砖炉衬膨胀留设不够，会导致膨胀挤坏加强筋板后再挤坏球形端盖，这就要求砌炉时留设准确膨胀缝。

2.3 氧化还原风口及透气砖口的增加

在30万吨铜冶炼工程600吨级回转式精炼炉的设计中，因炉体变大，铜量多，氧化还原的量增加，为节省生产时间，设计了四个氧化还原风口(350吨级精炼炉设有两个氧化还原风口)。为保证炉体内的铜液氧化还原均匀，并且热量能及时传递到炉底，减少上层铜液过热，节省能源，保护炉衬，在600吨级回转精炼炉的底部增加了10个透气孔。由于透气孔的设置，可使炉内的铜液得到充分搅和，使氧化还原均匀、及时，精炼一炉铜可节省3～4小时。设置透气孔后，炉内各部位的温度能基本保持相近，不会有过热区，因而炉龄一直在720炉次左右，比没有透气孔的350吨级回转精炼炉的660炉最高记录还多60炉次，这检修频率的降低，减少了检修费用。2011年利用年修的机会，贵冶又将两台350吨级回转式精炼炉进行增设透气孔改造，从改造后的使用效果看，氧化时间缩短了1小时，冷铜的处理量从每日100吨增加到240吨，如贵冶四台350吨级的回转式精炼炉全部增设透气孔，就相当于增加了一台560吨级的倾动炉。

3 与炉衬有关的改进

3.1 耐火材料国产化

一期240吨级回转式精炼炉及配套烟气炉的筑炉技术和耐火材料，全部随机成套引进，筑炉在外国筑炉专家的指导下，由十五冶金建筑公司完成。贵冶通过消化资料和加紧自身人才培养，在进行二期设计时，工厂技术人员参与炉衬设计，并提出了耐火材料国产化的方案。在得到认证后，将二期两台350吨级回转式精炼炉及其附属烟气炉所用的670吨耐火材料全部国产化[3]。国产化后的17年生产实践证明，国产耐火材料能满足生产的需要。耐火材料的国产化，不仅为工厂节约了外汇及成本，而且为后期的生产维修找到了新的合格的耐火材供应商，为后来紧急维修时耐火材料的及时供应提供了保障。

3.2 炉口盖的改进

一期240吨级回转式精炼炉的炉口盖，设计是280mm厚的高铝质耐火捣打料，容易发生剥落，寿命只有三个月，不能满足生产的要求。贵冶工程技术人员在了解情况分析原因后，采用了钢纤维镁铬质耐火浇注料，并将盖厚减为180mm，浇注时用震动棒震实，固化一个星期后使用，其使用寿命能达一年，能与生产同步[4]。

3.3 烧嘴喇叭口改进

一期240吨级回转式精炼炉端墙上的烧嘴喇叭口，设计是用镁质捣打料捣打成型，其使用寿命只有5个月，它的损坏还影响到了整个端墙，严重影响了生产的正常进行。贵冶工程技术人员，通过经验的积累，自行设计定型砖，通过组合砌筑形成烧嘴喇叭口，这样的结构能与整个炉体同步损耗，能满足生产的要求。

3.4 砖型的统一及设计

贵冶回转式精炼炉有240吨级(后被淘汰)、350吨级、600吨级三种炉型，其耐火砖的砖型最初的规划都不一样，如不整合统一，三个炉型及其附属烟气炉的耐火砖砖型有60多种，这势必增加砖型的试制费及模具费，同时也为耐火砖的定购、日常管理及炉体施工管理带来不便;作为备件用的耐火砖的型号多，储砖量自然也多，占用资金也多;为此贵冶的工程技术人员进行了一系列耐火砖的统一及设计工作，最终将砖型降为35种。如原设计直通部是由两种曲率半径的楔形砖搭配砌筑，后改为一种曲率半径的楔形砖;将几种炉型的烧嘴砖统一成一种型号;几种炉型的炉口砖统一成一种型号。600吨级回转式精炼炉的端墙砖型自己设计，由长方体改成了上下底面为正方形的台体，并增加了端墙拱脚砖，砌法也由原来的死底端墙砌法，变成了活底端墙砌法，这样也便于平时检修。

4 炉体附属设备的改进

4.1 炉口水套的改进

随着产量的增加，炉口倒铜出渣的频率加大，炉口的下部及两侧水套的冷却效果显现不足，炉口区的耐火砖损耗加快，并出现水套烧损及炉壳发红，被迫停炉检修的情况，影响了正常的生产。为改变这种状况，贵冶工程技术人员将炉口的下部及两侧的水套由原来的60mm厚增加到120mm[5]，并加大水流量及改变水在水套内的流向，以改善冷却效果，保护炉口砖。此改造实施后，炉口的耐火砖损耗速度又能与炉体其它部位同步，能满足生产的需要。

4.2 浇铸溜槽的改进

浇铸溜槽是回转式精炼炉必不可少的附属设备，它是将铜水引到浇铸包浇铸阳极板。随着贵冶产能的不断提升，回转式精炼炉的出铜频率也成倍增加，浇铸溜槽经常出现因烧穿或溢铜而停止浇铸;耐火浇注料脱落而使浇铸的阳极板成为废板。浇铸溜槽也一度成为制约生产的一个瓶颈。为改变这种状况，一方面，江铜(贵溪)新技术公司通过现场考查后，自己配制了适合回转式精炼炉溜槽使用的耐火浇注料。另一方面，根据生产现场的实际情况，增加了溜槽的坡度，从而加快了铜液的流速，减少了冷铜的粘结。第三，由专业的筑炉工施工，代替了原来的冶炼工带民工修补的检修办法。专业筑炉工施工时，采取全部拆除重新浇注，并在浇注过程中，采用溜槽内整体压模震捣，使浇注成型的溜槽成为一个密实的整体。以上三项措施实施后，每制作一次，可出20～25炉铜，解决了生产的瓶颈。

4.3 烟气处理附属设备的改进

为落实国家的节能减排政策，贵冶提出了“安全第一，环保优先”的口号，将环保提升到了工厂工作的首位，回转式精炼炉烟气的排放也进行了重新考虑。原来回转式精炼炉排出的高温烟气经过烟气炉完全燃烧后，通过稀释风将高温烟气(1200℃)降至400℃以下[6]，直接经排烟风机送到60m的烟囱放空。这个过程一方面排放的烟气含尘多，另一方面，高温烟气的热能被白白地流失。为改变这种状况贵冶进行了改造，但由于场地受限，贵冶拆除了四台350吨级回转式精炼炉附属的烟气炉，在其位置上各建了一台立式余热锅炉及与其相配套的省煤器。不过这种改造，存在还原时产生的一氧化碳处理不当，会发生爆炸的危险，这对工艺操作提出了更高的要求。安装余热锅炉及省煤器后，高温烟气在通过余热锅炉及省煤器降温的过程中，大部分烟尘被吸附在锅炉壁或沉降于灰斗内，极大地减少了烟尘的外排，保证了烟气达标排放。四台回转式精炼炉余热锅炉投放使用后，每年可产余热蒸汽9万吨，经济效益可观。在30万吨铜冶炼工程的600吨级回转式精炼炉建设时，充分考虑了各方面的因素，既建了二次燃烧室，又配套建了余热锅炉，是现代化工厂最合理的设计。

5 结语

二十多年过去了，贵冶始终坚持走技术创新，自我发展之路，逐渐形成了自己的技术特色，为贵冶的发展带来了强大的推动力，现已具备年产百万吨电铜的能力，单厂产量属世界第一，不过贵冶的管理还有很大的提升空间，技术进步无止境，贵冶人需不断努力。近期贵冶工程技术人员又在尝试将回转式精炼炉的氧化还原风口护板改成水套，渣线区的砖型重新设计，以达到与年度检修同步，从而避免生产中停炉检修，影响生产的情形。

[1]李贻煌.贵溪冶炼厂二期一步工程性能考核结果分析.江西铜业工程1999.(3):2－5.

[2]姜桂平、余齐汉.贵冶闪速炼铜20a的科技进步和发展.铜业工程.2006.(3):27－30.

[3]贵溪冶炼厂熔炼车间岗位培训教材(筑炉部分)1996.57－62.

[4]鲁兴华.贵冶“二炉一机”工程筑炉实践.重有色冶炼.1996.(1):16－19.

[5]陶金文.影响阳极炉炉龄因素分析.江西铜业工程.1999.(2):22－24.

[6]朱祖泽.贺家齐.现代铜冶金学.北京:科学出版社.2003.466－468.