阳极炉透气砖技术的应用实践

王 阗， 吴长林， 王成国

(大冶有色金属有限责任公司冶炼厂， 湖北 黄石 435005)



阳极炉透气砖技术的应用实践

王 阗， 吴长林， 王成国

(大冶有色金属有限责任公司冶炼厂， 湖北 黄石 435005)

介绍了铜阳极炉透气砖技术的应用实践，对漏铜事故进行分析，指出透气砖操作维护要求，对存在的问题提出改进建议。阳极炉透气砖技术的应用，提高了反应速率，强化了传热效果，降低了生产成本，提高了阳极铜质量。

阳极炉； 透气砖； 漏铜事故； 操作维护

0 前言

阳极炉透气砖底吹技术就是通过透气砖向炉内熔体鼓入氮气进行搅拌，以达到有效提高阳极炉传热速率和改善冶金化学反应条件的目的。目前，云南铜业、金川集团、铜陵有色、山东阳谷等多家大型企业都引进了该项技术，成功应用在阳极炉生产上。然而，由于透气砖系统的维护要求很高，不少厂家出现过透气砖漏铜事故。

大冶在480 t回转式阳极炉(Φ4.6 m×13 m)采用透气砖氮气底吹技术获得成功，其底部安装了9块透气砖，安全生产周期达14个月以上。

1 透气砖的结构

透气砖底吹系统主要由透气砖、气源调控系统和温度监测系统等组成，其具有管路堵塞、漏气以及透气砖温度等检测功能，系统操作简单。透气砖主要包含母砖(座砖)、耐磨套砖和多孔砖(芯砖)三部分，另配有锁紧装置、热电偶等。透气砖系统安装如图1。

图1 透气砖系统安装图

2 操作维护要求

透气砖在正常操作时处于炉内熔体面下，易出现漏铜事故。生产中如果出现长时间停气、管路漏气等问题，易造成堵塞而失去透气砖的作用，因此透气砖的操作及维护要求非常高。

2.1 安装砌筑要求

炉体内衬耐火砖必须采用湿砌，透气砖及其周围600 mm范围以内砌筑不留膨胀缝，耐火砖间隙最大不超过1 mm，防止铜水从砖缝及炉壳间隙中渗漏出来，从而造成漏铜。

2.2 开停炉要求

停炉时炉内铜水尽量倒完，透气砖转离最低位置，保持向透气砖通气，以防炉内残留铜水凝固时堵塞透气砖。

开炉升温前检查透气砖的破损及周围砖缝情况，升温时严格按照升温曲线进行升温膨胀，避免透气砖周围耐火砖膨胀缝吸收不好造成漏铜。

2.3 操作要求

(1) 进料前必须检查，确保透气砖无破损、锁紧装置无松动等。

(2) 生产过程中加强透气砖的温度和氮气流量等在线监测。正常操作工艺参数为：氮气压力0.5～0.7 MPa，温度≤1 100 ℃，每块透气砖氮气流量根据阳极炉不同的作业阶段和不同的位置进行合理调节(30～300 L/min)，以达到最佳的使用效果。

(3) 注意事项：测量温度达到1 100 ℃时说明透气砖的厚度不到200 mm，应及时进行更换；透气砖停氮时间不宜过长，一般不能超过1 h；透气砖外面可增加风冷，延长其使用寿命。

3 漏铜故障分析与处理

造成透气砖漏铜最主要的原因是安装透气砖必须在熔体面下的炉壳上开孔。生产过程中，铜水会向下渗透，且铜水会对透气砖产生很大的静压力，如果透气砖破损、松动或周围砖缝过大，熔体易从砖缝渗漏到透气砖孔处流出，造成漏铜。

大冶2#阳极炉从点火升温到停炉检修共生产了近14个月，期间出现过3次漏铜，分别出现在第一炉次、生产中期和生产尾期，由于采取了有效的处理措施，保证了生产的进行。

3.1 漏铜原因分析

(1) 在第一炉铜即将浇铸时，出现了7#透气砖漏铜，主要原因是7#透气砖周围耐火砖砌筑时砖缝太大，还原过程操作温度过高，流动性好的铜水从砖缝渗漏至透气砖孔处流出，导致漏铜。

(2) 运行大约6个月时，9#透气砖出现漏铜，主要原因是当天处理故障停炉降温时间太长，开炉升温膨胀时间不够，透气砖周围缝膨胀未充分吸收，导致进料时漏铜。

(3) 运行大约13个月时，由于是生产尾期，透气砖较薄，耐磨套砖出现破裂，最终导致漏铜。

3.2 事故处理

(1)出现漏铜时，将漏铜的透气砖尽量转离熔体面，减少熔体对漏铜处的静压力。

(2)对漏铜点及周围进行强制冷却降温，使流出的熔体冷却凝固形成自封。

(3)对于透气砖套砖破损导致的漏铜，可将透气砖孔从外部加焊钢板灌注浇注料进行封堵。

(4)较小的漏铜，一般从外部降温冷却，待熔体凝固后稍做处理可继续生产。

(5)对于透气砖破损、脱落等导致的重大漏铜事故，必须更换透气砖。

(6)增加冷却风对透气砖外部及周围进行冷却降温，如有小流量铜水流至透气砖周围时会凝固自封，避免漏铜。

4 透气砖技术的应用效果

对使用透气砖技术的2#阳极炉与无透气砖的4#阳极炉的生产情况进行对比，结果表明使用透气砖技术效果显著。

4.1 生产操作方面

采用透气砖技术在操作方面的优点有：

(1) 排渣效果好：2#阳极炉排渣时，通过氮气鼓动，有效地将炉渣从炉子两端和对面吹送到排渣口，便于炉渣排出；使用煤基还原后渣层比4#阳极炉薄，对生产影响较小。

(2) 提温效果好：鼓入的氮气搅动熔体，提高了热效率，2#阳极炉还原后的铜水温度比4#阳极炉相同条件下的高20～30 ℃。

(3) 炉内粘结少：在氮气的搅拌下，炉内铜水温度均匀，无死区，无炉结，炉体耐火材料检修挖补时易操作。

4.2 经济指标方面

2#阳极炉与4#阳极炉的经济指标如表1。

表1 2#阳极炉与4#阳极炉指标对比

由表1可知，采用透气砖具有如下优点：

(1) 降低能耗：通过氮气搅拌，提高了还原剂的利用率，还原单耗明显降低。

(2) 提升产品质量：由于鼓入氮气的搅拌和吸附作用，提高了精炼除杂能力，阳极铜主品位上升。

(3) 提高作业效率：平均单位氧化还原时间缩短了近50%，提高了反应效率。

4.3 透气砖损耗情况

阳极炉生产一个周期(14个月)后，透气砖的损耗情况如表2。

表2 生产尾期各透气砖的厚度 mm

由表2可知，3#、6#、9#透气砖损耗速度明显比其他透气砖要快，由于各透气砖所处位置不同，受到的熔体冲刷也不同。3#透气砖位于炉口正下方，进料时受到熔体的直接冲刷；6#、9#透气砖位于氧化还原口旁，在氧化还原操作时受到熔体的剧烈冲刷。而从透气砖鼓入的氮气对周围熔体的搅拌也加快了透气砖损耗速度，生产尾期透气砖的厚度(尤其是芯砖和套砖)比周围耐火砖要薄50～60 mm。但从透气砖的损耗速度来看，仍可再持续生产4～5个月。因此透气砖的正常使用周期可在18个月以上。

5 结语

从阳极炉透气砖技术的实际应用情况看，该技术在提高作业效率、降低能耗、提高阳极铜质量等方面效果较好，但是仍需要进一步改进：

(1) 透气砖外部锁紧装置只顶住芯砖，套砖是通过芯砖向内挤紧，而套砖内外厚度相同，如套砖出现破损，其破裂部分容易掉出来，从而发生漏铜。应对锁紧装置改进，使其也能直接顶紧套砖。另外可考虑将套砖改为内厚外薄，即使套砖出现破损也不会往外掉。

(2) 对透气砖安装位置进行合理布置，避免正对炉口，另外可取消氧化还原口周围的透气砖。

(3) 透气砖技术在铜阳极炉上的节能降耗效果显著，是大型阳极炉的发展趋势，但在防止漏铜事故上仍需改进完善。

[1] 黄永峰.透气砖在铜冶炼生产中的应用与技术进步[J].有色冶金节能，2008，(5)：25-28.

Production practice of copper anode furnace purging plug technology

WANG Tian， WU Chang-lin， WANG Cheng-guo

The production practice of the Daye copper anode furnace purging plug technology was introduced，the copper leakage accident was analyzed in this paper. The operation and maintenance requirements of purging plug, and some suggestions to existing problems were pointed out. After application of purging plug technology, the reaction rate was increased， the heat transfer effect was strengthened，the production cost was reduced， the quality of the copper anode was improved.

anode furnace； purging plug； leakage copper accident； operation and maintenance

王 阗(1973—)，云南昆明人，冶金工程硕士，高级工程师，从事铜冶炼生产及管理工作，现为大冶有色金属有限责任公司冶炼厂党委书记。

2014-- 04-- 15

TF811； TF806.23

B

1672-- 6103(2015)02-- 0019-- 03