金冠銅業(yè)閃速吹煉爐冷修爐體改造

1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.02.007金冠銅業(yè)閃速吹煉爐冷修爐體改造臧軻軻(銅陵有色金屬股份有限公司 金冠銅業(yè)分公司，安徽銅陵 244100)摘要：閃速吹煉爐在金冠銅業(yè)已運(yùn)行超過(guò)4年時(shí)間，第一爐期總共處理超過(guò)230.6萬(wàn)t的高品位冰銅。吹煉爐于2017年3月份進(jìn)行了首次冷修，針對(duì)第一爐期中出現(xiàn)的爐體薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化改造，本文主要對(duì)本次冷修爐體改造進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞：閃速吹煉；冷修；改造中圖分類(lèi)號(hào)：TF811文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1007-7545（2018）02-0000-00Transformation of Flash Converting Fu

2、rnace in Jinguan Copper CorporationZANG Ke-ke（Jinguan Copper Corporation, Tongling Nonferrous Metals Group Co., Ltd, Tongling 244100, Anhui, China）Abstract：Flash Converting Furnace has kept operating in Jinguan Copper Corporation for over 4 years. It treated over 2.306 million tons of high-grade mat

3、te in the first campaign. The furnace was rebuilt in March 2017. The modification of annual overhaul of flash converting furnace was introduced.Key words：FCF; annual overhaul; transformation金冠銅業(yè)分公司是世界上第三家采用閃速熔煉加閃速吹煉技術(shù)的冶煉廠。閃速吹煉爐自2013年1月18日投料試生產(chǎn)，冷修停爐前，吹煉爐已安全運(yùn)行1 294 d，本次冷修改造主要是基于對(duì)前期生產(chǎn)過(guò)程中爐體方面存在問(wèn)題的認(rèn)真分析總結(jié)

4、，以及吸取同行業(yè)相關(guān)冷修改造的經(jīng)驗(yàn)而進(jìn)行的。1 改造前存在的問(wèn)題1)耐火材料侵蝕嚴(yán)重閃速吹煉爐采用鐵酸鈣系渣，在爐底和爐壁上很難形成Fe3O4保護(hù)層，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)耐火材料的侵蝕性很強(qiáng)，尤其是反應(yīng)塔下方，一段時(shí)間后兩側(cè)墻上的磚基本上全部被侵蝕掉（圖1），僅剩銅水套直接與熔體接觸，存在較大安全隱患。自投料以來(lái)，金冠一直采用低銅面的作業(yè)方式，雖然拱腳磚的高度在597 mm，但是我們粗銅面一直嚴(yán)格控制在530 mm以下。長(zhǎng)時(shí)間的低銅面控制，造成了渣對(duì)拱腳磚的侵蝕，因此后期當(dāng)我們想提高粗銅面的時(shí)候，出于安全起見(jiàn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 圖1 反應(yīng)塔下方側(cè)墻耐材腐蝕狀況Fig.1 Corrosion status o

5、f side walls blow reation shaft收稿日期：2017-10-30作者簡(jiǎn)介：臧軻軻（1989-），男，安徽宿州人，工程師.2)銅水套安全隱患較大閃速吹煉爐所用水套全部為Outotec提供，與國(guó)內(nèi)目前普遍采用的埋管式水套不同，進(jìn)口水套采用的是鉆孔式水套，雖然這種水套的換熱效率較埋管式水套要高，但是也存在一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，就是它的堵頭位置發(fā)生漏水的風(fēng)險(xiǎn)很大（圖2）。這個(gè)問(wèn)題首先于2015年出現(xiàn)在熔煉爐精礦噴嘴方形水套處，后吹煉方形水套也出現(xiàn)同樣問(wèn)題。另外沉淀池垂直水套采用的是下部鑲鋼板的鉆孔水套，鑲鋼部分主要是防止粗銅熔體與銅水套直接接觸，發(fā)生熔通事故，但此類(lèi)水套仍存在鑲鋼部

6、分冷卻效果差易變形、上部銅水套侵蝕、堵頭處存在泄漏隱患等問(wèn)題，尤其是反應(yīng)塔下方側(cè)墻水套長(zhǎng)期暴露在煙氣及高氧化渣熔體中侵蝕非常嚴(yán)重。打孔封堵處漏水點(diǎn) 圖2 方形水套及鑲鋼垂直水套Fig.2 Square cooling water jacket and vertical cooling water jacket3)事故煙道粘接嚴(yán)重事故煙道口采用的是預(yù)制結(jié)構(gòu)，日常生產(chǎn)中粘接嚴(yán)重（圖3），一旦出現(xiàn)需要切換C路線時(shí)，煙道口清理花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，并且每次僅能清理出一個(gè)直徑0.5 m大小的通道，這種情況下一旦鍋爐需要檢修，負(fù)壓很難控制，鍋爐檢修的及時(shí)性受到很大程度的制約。圖3 事故煙道口粘接情況Fig.3 T

7、he accretion of the uptake shaft roof duct4)8#粗銅排放口無(wú)法使用由于設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，位于余熱鍋爐側(cè)的8#粗銅排放口正前方被鍋爐立柱擋住，由于此立柱為鍋爐框架結(jié)構(gòu)，無(wú)法移動(dòng)，因此這個(gè)排放口在第一爐期期間一直未能使用。由于排放口大內(nèi)襯需要定期更換，因此8#排放口的棄用直接導(dǎo)致了其余排放口使用量的增加，一定程度上縮短了排放口檢修間隔。2 改造方案針對(duì)吹煉爐爐體存在的以上問(wèn)題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外閃速爐結(jié)構(gòu)的改造經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了以下改造。2.1 水套形式及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化1）將所有本次計(jì)劃更換的水套由鉆孔式改為埋管式。2）參考祥光銅業(yè)閃速吹煉爐爐體試用的堆焊水套的效果，取消垂

8、直水套的鑲鋼結(jié)構(gòu)，改用表面堆焊耐磨耐熱合金形式。針對(duì)不同區(qū)域耐火材料腐蝕狀況不同的實(shí)際，以沉淀池頂BIC水套為界限，靠近反應(yīng)塔側(cè)的垂直水套覆蓋煙氣區(qū)域全部堆焊，往上升煙道方向的垂直水套堆焊在原鑲鋼范圍上增高100 mm；同時(shí)沉淀池?zé)煔鈪^(qū)兩側(cè)墻第一層水平水套三角區(qū)范圍內(nèi)（以沉淀池頂BIC水套為界），將目前水平水套寬度由300 mm改為375 mm。改造后的垂直水套見(jiàn)圖4。圖4 改造后的垂直水套Fig.4 New vertical cooling water jacket after transformation3）增加爐體冷卻強(qiáng)度。反應(yīng)塔下方煙氣區(qū)沖刷嚴(yán)重，水平水套冷卻強(qiáng)度不夠。反應(yīng)塔下方屬煙氣

9、沖刷較為嚴(yán)重的區(qū)域，此區(qū)域?qū)鋮s強(qiáng)度要求較高，通過(guò)對(duì)比觀察，鋸齒型水套使用效果較好，因此本次方案將沖刷最為嚴(yán)重的南北側(cè)墻在原有4塊鋸齒型水套的基礎(chǔ)上再各增加4塊鋸齒型水套替代水平水套。其他方面，反應(yīng)塔下方兩側(cè)墻垂直水套（兩側(cè)各15塊）以及反應(yīng)塔側(cè)端墻10塊垂直水套的冷卻水由原來(lái)的兩進(jìn)兩出改為三進(jìn)三出；沉淀池頂部增加5塊條形水套。4）將事故煙道口的形式由預(yù)制件改為直徑1 m的銅水套1。2.2 爐體設(shè)計(jì)及耐火材料的優(yōu)化1）為了適應(yīng)高產(chǎn)能壓力下閃速吹煉爐投料量的穩(wěn)定，滿足特殊情況下與陽(yáng)極爐作業(yè)周期的匹配（提高爐子的緩沖能力），以及降低粗銅帶渣幾率，保證陽(yáng)極爐高容積，本次方案將拱角磚的位置在原有的基礎(chǔ)

10、上抬高了76 mm（拱角臺(tái)階的形式也做了相應(yīng)優(yōu)化，詳見(jiàn)圖5），以此提高閃速吹煉爐的緩沖能力，滿足更高產(chǎn)能的需求。2）對(duì)于拱角磚材質(zhì)的選擇，與奧鎂一起對(duì)幾種材質(zhì)的耐火磚在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)的侵蝕試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了一種耐侵蝕性最強(qiáng)的材質(zhì)作為拱角磚的材質(zhì)。新設(shè)計(jì)原設(shè)計(jì) 圖5 拱腳磚優(yōu)化改進(jìn)Fig.5 Optimization of skew brick section3）在上升煙道側(cè)端墻第一層水平水套下方我們采用了凹凸鎖扣形式的耐火磚（圖6），同時(shí)在永久層上層的磚我們也使用了楔形磚，其目的就是防止端墻上部磚脫落、斷裂后下方的耐火磚漂浮，從而引發(fā)爐體漏銅事故。新設(shè)計(jì)原設(shè)計(jì) 圖6 上升煙道側(cè)

11、端墻改進(jìn)Fig.6 Optimization of uptake side end wall4）8#粗銅排放口往反應(yīng)塔方向移位380 mm，確保銅口排放線路避開(kāi)原鍋爐立柱。3 冷修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題3.1 低溫腐蝕導(dǎo)致反應(yīng)塔水平水套漏水吹煉爐生產(chǎn)后期多次發(fā)生水套漏水事故，尤其是反應(yīng)塔第一層水平水套，出現(xiàn)了多塊水套漏水，不得不通風(fēng)處理，對(duì)吹煉爐的安全生產(chǎn)構(gòu)成較大隱患，出于安全考慮，冷修期間對(duì)第一層水平水套進(jìn)行了全部更換。當(dāng)?shù)谝粚?0塊水套全部拆下來(lái)后，卻發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，所有水套在相似的位置均出現(xiàn)了一條寬度約50 mm的凹槽（圖7），深度較深的水套已到達(dá)冷卻水通道。后對(duì)此位置水套原有結(jié)構(gòu)對(duì)比發(fā)

12、現(xiàn)，此凹槽非原有設(shè)計(jì)，這個(gè)反常的現(xiàn)象引起了我們的關(guān)注，因?yàn)樵诖酥盎趯?duì)其水套制造方法的分析，一直認(rèn)為水套漏水的原因是堵頭處發(fā)生泄漏，但是這一現(xiàn)象推翻了我們之前的結(jié)論。后經(jīng)過(guò)對(duì)水套所處位置以及吹煉爐反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行分析，并查閱相關(guān)資料，最終我們認(rèn)為此位置水套泄漏的主因是低溫腐蝕，這種現(xiàn)象在閃速熔煉爐是沒(méi)有發(fā)生過(guò)的，這一發(fā)現(xiàn)也讓我們對(duì)閃速吹煉爐有了更全面的認(rèn)識(shí)。漏點(diǎn) 圖7 反應(yīng)塔第一層水平水套Fig.7 The first level water jacket of the reaction shaft3.2 爐底磚狀況良好由于閃速吹煉爐不同于閃速熔煉爐，爐底沒(méi)有爐結(jié)保護(hù)，因此在冷修方案討論之初，圍繞爐底磚需不需要更換，在公司內(nèi)部是有不同意見(jiàn)的，但是參照祥光銅業(yè)以及肯尼科特的經(jīng)驗(yàn)，安全起見(jiàn)，我們還是計(jì)劃將爐底磚全部更換。但是在這次拆除過(guò)程中發(fā)現(xiàn)工作層耐火磚的高度大部分都在450 mm左右，基本上沒(méi)有耗損，并且磚縫間沒(méi)有明顯滲銅現(xiàn)象，部分區(qū)域膨脹脂甚至保存完好（圖8）?；诖?，在多方確認(rèn)后，我們改變了原有拆除全部爐底磚的方案，保留永久層磚，這一決定不僅將我們的檢修時(shí)長(zhǎng)縮短了5天，同時(shí)，也為我們以后的爐體更新改造積累了大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。圖8 爐底工作層耐火磚Fig.8 Firebricks in