关于延长200 t阳极炉使用寿命的生产实践

2019-05-31车瑞杰

山西冶金 2019年2期

车瑞杰

（北方铜业垣曲冶炼厂，山西垣曲 043700）

2014年北方铜业垣曲冶炼厂（全文简称“垣曲冶炼厂”）改建成功后，火法部分采用底吹炉熔炼—转炉吹炼—阳极炉精炼的工艺流程，主要配置有Φ4.8 m×20m底吹炉1台、Φ3.6m×8.8mPS转炉3台、Φ3.8m×11.5 m的回转式阳极炉2台及相应的附属配套设施。投产至今，系统经过三个周期的使用，现整个系统的使用周期可达16个月，但2台200 t阳极炉的使用寿命一直在10个月以内，如进行在单台炉生产，会使产能减少25%，因此，垣曲冶炼厂对阳极炉寿命短这一问题进行了攻关。

1 作业时间对阳极炉寿命的影响及解决办法

阳极炉寿命按铜冶炼行业可分为大修寿命和小修寿命，垣曲冶炼厂经过技术改进，可实现热态下对重点区域的耐火材料进行更换，因此，没有小修。大修炉寿命指系统检修时将全部耐火材料进行更换后生产到下一次全部更换的时间。阳极炉的作业顺序为等料、氧化扒渣、还原、浇铸，在等料和浇铸阶段，熔体在炉内没有受到气体的搅拌，对耐火材料不会造成冲刷与侵蚀，而氧化还原、扒渣阶段，炉内熔体搅拌剧烈，化学反应较快，因此这两个阶段的作业时间直接影响着阳极炉寿命。

1.1 氧化扒渣

1.1.1 时间过长

阳极炉主要处理的是转炉生产的液态粗铜，由于转炉的入炉空气量较大，基本在25 000～27 000 m3/h之间，在终点判断时，如多吹1 min，会发生过吹事故；少吹1 min，则造成粗铜含硫及氧较高，此外，还含有一些其他稀有元素和贵金属。因此必须进行氧化作业，将杂质除掉。在氧化作业时，阳极炉的总入炉空气量在700～750 m3/h之间，远小于转炉的入炉空气量，从表1可以看出，氧化时间平均为105.7 min。

表1 工艺提升前阳极炉氧化时间 min

1.1.2 解决办法

2013年，垣曲冶炼厂对整个系统进行工艺提升，将冰铜品位由60%～65%提高到72%～75%，冰铜品位提高后，含铁量（质量分数）基本小于5%，转炉在终点判断时，粗铜都是过吹的，因此，在进入阳极炉后，只需把炉内少量的渣子排掉即可。由表2可以看出，氧化时间在7.2 min。

表2 工艺提升后阳极炉氧化时间 min

1.2 还原

1.2.1 时间过长

阳极炉还原采用的是天然气的混合气体进行还原，其中起到主要作用的是天然气。通入炉内的天然气在熔体内生成CO、H、C与铜的氧化物发生还原反应，未参与反应的天然气从熔体中溢出与氧气发生燃烧反应用于提高熔体温度，因此天然气的利用率较低。由表3可以看出，当控制天然气流量在350～400之间，进料量在180～190 t之间时，还原时间平均为为195.6 min。

表3 改进前阳极炉还原时间

1.2.2 解决办法

天然气在熔体中的停留时间是影响天然气利用率的主要因素，但目前氧化还原枪的角度为径向0°，随着炉体转至氧化还原位，天然气经过氧化还原枪进入熔体，气流方向与液面夹角过小，使得天然气迅速冲出液面，影响还原效率。因此，综合炉体其他作业位置的角度需求，将氧化还原枪的角度由0°改为21°，使得炉体在还原位时，氧化还原枪的角度与液面平行，改进后还原时间有明显的缩短，见表4。

表4 改进后阳极炉还原时间

2 铜水温度对阳极炉寿命的影响及解决办法

2.1 铜水温度过高

目前，圆盘浇铸机的浇铸速度为43 t/h，且浇铸机故障率高，浇铸过程中容易发生故障，当进料190 t，浇铸完成需要265 min，如果终点温度低于1 300℃，到浇铸后期，由于温度下降，铜水流动性不好，浇铸出的阳极板板面花纹粗，外观质量差，无法满足电解需求。当出铜温度长期高于1 300℃，会加大炉渣和铜对耐火材料的侵蚀，且随着温度的变化，耐火材料的热膨胀也是影响其寿命的主要因素。