阳极炉炉结控制爆破拆除

梁钱福,朱金华,胡旭东

(国防科学技术大学指挥军官基础教育学院, 湖南长沙 410072)

阳极炉炉结控制爆破拆除

梁钱福,朱金华,胡旭东

(国防科学技术大学指挥军官基础教育学院, 湖南长沙 410072)

介绍了阳极炉炉结爆破的成功实例。在炉内作业环境恶劣,炉结含铜量大,成孔难度较大的情况下,选择合理的爆破方法,安全可靠地实施爆破。可为类似工程提供参考。

炉结;爆破拆除;爆破方案;安全措施

1 工程概况

阳谷祥光铜业有限公司在对其冶炼设备进行整体大修维护时,根据情况需要对阳极炉内的炉结和耐火砖进行部分拆除。由于炉结非常坚硬,采用控制爆破法进行拆除,炉结总量约为 100 t左右。炉内的耐火砖采用人工法拆除。

阳极炉位于钢结构生产车间厂房内,是冶炼铜的核心设备,炉体四周均为冶炼设备与各种设施,爆破施工环境较为复杂。阳极炉为圆柱体状,直径 4 m,长 13 m。炉体是 50 mm厚的钢板,炉衬为 600 mm厚度的高强度镁铬耐火砖。炉结主要凝结在炉体的两端。阳极炉结构如图1所示。

图1 阳极炉结构及炉结示意

炉结爆破拆除具有以下特点:

(1)阳极炉为铜冶炼设备中最为重要的核心设备,爆破施工中不能造成任何损坏,否则将严重影响生产;

(2)本工程是在阳极炉停炉 12 d后开始爆破施工,停炉后只能通过自然风冷却,爆破施工时炉内空气温度已降至 60℃以下,炉结表面温度为 60℃,炉结底部温度约 100℃,属于高温爆破,对隔热的防护要求极高,要确保装药在规定的安全时间内不发生早爆;

(3)阳极炉均为封闭的炉体,内部结构尺寸较小,爆破施工属受限空间作业,且施工作业面少,只能从一端向另一端逐步拆除,又因控制爆破振动要求高,每次齐爆的药量要严格控制在安全振动范围内;

(4)炉结含铜比例大,钻孔难度较大。

2 爆破方案设计

2.1 爆破总体方案

根据施工技术要求以及周边环境条件,采用高温控制爆破技术对炉结实施爆破拆除。

由于炉结含铜比例较大,决定采用手风钻配Ф50 mm“十字”形合金钻头机钻凿爆破孔,然后装入隔热处理后的乳化炸药爆破。根据炉结厚度及成孔难度,选择布置梅花形水平孔或垂直孔。

因阳极炉内炉体密封性好,在炉内对炉结实施爆破拆除,产生爆破飞石的有害效应较小,但因炉体处于悬空状态,因此,要严格控制好爆破的炸药量,确保不因爆破振动过大而对炉体及支撑轴承产生有害影响。

2.2 爆破参数

经优化的爆破参数如表1所示。

表1 爆破参数

2.3 炮孔布置

(1)垂直钻孔。在风钻成孔容易的条件下,选择在炉结上垂直钻孔爆破。此法爆破临空面好,可以不受爆渣的限制,作业面大,能提高爆破施工进度。如图2所示。

图2 垂直孔爆破示意

(2)水平钻孔。利用风钻在炉结上水平钻孔爆破,孔深比垂直孔大,但必须保证单孔爆破的最小抵抗线方向为炉结表面,且最小抵抗线在 30～40 cm。如图3所示。

图3 水平孔爆破示意

2.4 装药结构

为保证药包在安全时间内不会因高温产生自爆或早爆,必须对药包进行隔热保护。方法是:把炸药和雷管制作的爆破药包用石棉布包扎密封,雷管脚线用石棉管套好绝缘。用耐火泥在药包上包裹 5～10 mm厚的防护层后,再将药包装入炮孔。

2.5 爆破起爆网络

采用起爆器实施电点火起爆,起爆器由专职人员管理和使用;装药完毕后,在尽量短的时间内连线、充电、起爆。整个装药、起爆过程控制在 3 min之内。

爆破施工后期,在炉内温度和炉结温度较低、作业时间宽裕的情况下,可利用 MS1,MS3,MS5等 3个段别的电雷管进行多孔微差起爆。

3 爆破安全设计

3.1 爆破振动验算

爆破振动对阳极炉和周边设施的影响一般可以用质点的峰值振动速度或加速度来表示。由于每次爆破用药量很少 (50～200 g),还可以通过微差起爆技术控制单响药量在 200 g之内,爆破在炉体内,加之炉体与周边钢结构产生隔离,其爆破时产生的振动很小,对炉体和周围设施不会造成破坏。但在炉体边缘爆破时,要减小药量,降低爆破振动对炉体的有害影响。

根据环境的具体要求和安全允许的振速计算公式校核:

式中:V——安全允许的振速,cm/s;

K——与介质和爆破条件因素有关的系数,取

32.1;

Q——一次齐爆药量,Q取 0.2 kg;

R——爆源至保护物的距离,m;

α——衰减系数 ,取 1.57。

按上式计算得:距爆破中心点 6 m,产生的振动速度为 0.8 cm/s;距爆破中心点 4 m,产生的振动为1.5 cm/s;距爆破中心点 2 m,产生的振动为 4.5 cm/s。国家标准对于钢筋混凝土建筑允许的爆破安全振速在 7～12 cm/s。因此,控制最大单响药量在 200 g之内,可保证周边所有建筑物的安全。

3.2 爆破飞石控制

因阳极炉内炉体密封性好,在炉内对炉结实施爆破拆除,产生爆破飞石的有害效应很小。防护方法是:在炮孔上和爆破的部位用沙袋和薄钢板各覆盖一层,爆破后的块渣绝大部分依然在炉内,个别飞石飞出炉口后的飞散距离在 5 m之内,不会对周边设施产生有害影响。

4 爆破效果

每次爆破后的炉结块度都小于 35 cm,可以从侧面的排渣口顺利出渣。爆破产生的震动对炉体结构及支撑轴承没有任何影响。

[1] 张正宇.中国爆破新技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.

[2] (GB6722-2003).爆破安全规程[S].

[3] 刘殿中.工程爆破实用手册 [M].北京:冶金工业出版社,1999.

2011-07-06)

梁钱福 (1981-),男,讲师,主要从事爆破教学、科研及实际应用。