富氧侧吹炉上部结构的改造

2014-07-12刘清漓

新疆有色金属 2014年3期

刘清漓

（新疆喀拉通克矿业有限责任公司富蕴 836107）

喀拉通克矿业公司富氧侧吹炉属于熔池熔炼工艺，由长沙设计院为铜镍矿设计，是国内第一家侧吹炉炼镍炉型，于2011年3月试生产运行。其砌体结构分炉底砌体、炉缸砌体、上部砌体三部分。通过三年的生产实践，炉底砌体、炉缸砌体表现正常，但上部炉膛空间砌体结构存在问题，不能满足生产的需要。

1 上部砌体的结构及使用情况

侧吹炉上部砌体又细分为三部分：熔炼池内上部砌体、上升烟道水套下部处上部砌体、上升烟道水套内衬。

1.1 上部砌体的结构

原设计结构为：三层水套上部至炉顶水套下部的空间，用水冷梁围成框架，水冷梁内用镁铬质耐火浇注料浇注一圈，浇注层厚230 mm，高770 mm。浇注料上部砌镁铬质半再结合耐火砖9层。上升烟道水套内衬用同样材质耐火砖砌筑。结构见图1。

图1 富氧侧吹炉

1.2 上部砌体的使用情况

2011年3月15日，侧吹炉投料生产，熔渣温度按1220℃左右控制，原矿处理量26～32 t/h。至4月中旬，发现渣口开始出砖；5月中下旬，渣口大量出砖，有时一个班次，从渣口可漂出20～30块砖，砖型较完整，为上部砌体用砖。从炉后部观察孔观察炉内，发现熔炼池两侧的浇注料层剥落严重，浇注料层上部的耐火材料砌体，多处坍塌。9月下旬停炉时，水冷梁内的浇注料层只剩余20～50 mm，耐火砖砌体除角部外全部掉落。

1.3 砌体损坏原因的初步分析

在2011年的侧炉生产中，炉温控制较低，表现为炉膛上部粘结严重，结瘤厚度多在500～1000 mm间。设备处在磨合期，停风多。停风后炉内温度下降，结瘤脱落，砖坠下。

镁铬质浇注料耐火度不够，造成浇注料层剥落。浇注料层的剥落，使耐火砖砌体失去支撑，从而造成耐火砖砌体的坍塌。

2 第一次改造及效果

鉴于上述认识，咨询相关厂家，2012年二季度检修时，耐火浇注料材质由镁铬质浇注料改为高温抗热振性较好的铬刚玉浇注料，耐火砖不变。7月3日投料生产后炉温控制上调，熔渣温控制在1250℃左右，使上部结瘤厚度不超过500 mm，但效果不明显。至9月份，浇注料层剥落，耐火砖砌体掉完，水冷梁水温上升，水冷梁内水垢增多而影响换热效果，从9月份起，开始频繁出现水冷梁漏水事故，存在较大安全隐患。说明单纯改换不同材质耐火浇注料，不能解决炉子上部砌体快速掉落问题。

2012年因水冷梁漏水，侧吹炉停风检修统计见表1。

表1

3 第二次改造及效果

上部砌体损坏的关键点，在于浇注料层剥落后，耐火砖砌体失去支撑。以此为出发点，制定了进一步改造方案：

（1）取消水冷梁结构，用钢板围成上部框架。

（2）取消浇注料层结构，增加一层“L”型铜水套，用铜水套替代浇注料支撑耐火砖砌体。

（3）耐火砖厚度由230 mm改为495 mm，内层为380 mm镁铬质耐火砖，外层为115 mm保温砖。改造后见图2、图3、图4。

图2

图3

图4 L形铜水套

2013年3月开始实施改造，4月下旬侧吹炉投料生产。5月16日上升烟道下部对应的改造部位钢围板烧红，经停风检查，前端砌体除贴近L形铜水套底端的4层外，上部7层砖只残余20～80 mm。从残砖形状上，可以明显看出，耐火砖为高温烧损。前端砌体补砌后，采用外部喷淋降温的方式维持生产至9月下旬。

第二次改造后，上部耐火砖砌体前端在生产20 d左右，出现严重烧损现象，前部两侧砌体在生产一个半月左右，也出现严重烧损现象，而熔炼池两侧上部耐火砌体，至9月底停产检修时仍很完整，无明显烧蚀剥落现象。上升烟道钢水套内衬耐火砖砌体至9月底，前端部及两侧靠近前端部位，基本烧蚀剥落完，局部刚水套直接被高温烟气冲刷而漏水。

对第二次改造后的情形进行分析，确定熔炼池上部结构改造已成功，能满足生产需要。上升烟道处上部砌体结构，仍不能满足生产，需要进一步改造。并确定了上升烟道处砌体损坏的原因是高温烧蚀。产生高温烧蚀的原因是：

（1）原矿离解出的单元体S，在此处燃烧氧化放热;

（2）燃料不完全燃烧产生的CO气体，在此处燃烧氧化放热;

（3）二次风主要在此处补充进入炉内，使此处呈现较强的氧化气氛。故上升烟道处气体温度比熔炼池上部气体温度要高。