提高固定式阳极炉炉龄技术探讨

刘 科

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

提高固定式阳极炉炉龄技术探讨

刘 科

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

通过对贵冶固定式阳极炉炉体耐火材料结构的研究，结合近年生产实践，应用新工艺、新方法对炉顶、烟道的砖型和吊挂件进行改进，采取更合理的砌筑方式和更科学的炉况管理，延长固定式阳极炉寿命。

固定式阳极炉；楔形；吊挂；应力；拱顶

1 引言

贵溪冶炼厂倾动炉车间的固定式阳极炉［1］主要采用粗杂铜原料生产阳极铜。4台固定式阳极炉于2007年投产，炉处理能力为液态铜水118t/d，熔池面积23.35m2、深650mm；由耐火砖和金属骨架组成，炉体的结构分为炉底、炉墙和吊挂炉顶［2］。固定式阳极炉杂铜精炼是当今成熟的冶炼工艺， 然而制约固定式阳极炉炉龄的炉顶、烟道、炉门区等耐火砖在生产过程中受热应力、机械力、化学侵蚀的作用，容易发生暴砖、掉砖现象，尤其是炉顶砖上拱变形易致拱顶坍塌事故，严重威胁生产安全。

2014年倾动炉车间固定式阳极炉炉龄厂控指标为336炉次，结合历史数据，为了提高炉龄，技术人员从炉本体结构、炉砖砌筑方式、膨胀系数的确定、炉砖型号的选择等方面着手，解决了在生产过程中遇到的炉顶开裂、端墙垮塌、拱顶断裂、炉门下沿砖体脱落等影响反射炉炉龄的瓶颈问题。

2 提高炉龄措施

2.1 吊挂炉顶

2.1.1 炉顶的优点及缺点

吊挂式炉顶采用楔形镁铬砖砌筑［3］，砌筑时通过连接固定销插入砖孔将炉砖固定，再利用金属挂钩悬挂至炉顶横梁。吊挂炉顶的优点是：能降低炉顶拱高度，可减轻炉墙的压力，使炉顶砌筑简化；内表面形成光滑的弧面，有利于热量及火焰辐射传向熔池中心，强化炉气对炉料的传热，从而提高热利用率。缺点是：炉砖强度不高，炉顶吊挂件只能保证炉砖不受重力影响掉落，却不能阻止炉砖上拱，日常生产过程中，炉砖长期在热应力、机械力、化学腐蚀的作用下容易上拱变形，炉顶开始蹿火，烧损耐火砖吊挂件及炉体钢梁，当拱顶变形至耐火砖相互之间的应力不能承受拱顶重量时，拱顶开始掉砖，甚至引起坍塌事故导致停炉检修，严重影响炉寿命。此外，拱顶变形导致内表面弧面不规则，严重影响热辐射，热利用率降低，增加吨铜重油单耗，增加生产成本。

2.1.2 炉顶砖和吊挂件改进

2013年，倾动炉车间通过多方合作，改进了炉顶砖型号和吊挂方式（见图1、图2），新型炉砖通过固定挂架顶部螺孔安装固定拉杆，拉杆另一头通过螺母固定在炉顶横梁上，通过螺母可调节整体挂件对拱顶应力。新的吊挂结构比改进前的挂钩拉杆强度更高，不易高温烧损变形［4］。不仅能够保持炉砖不松动掉落，还能够很好的抑制拱顶上拱变形。由于拱顶内表面长期保持光滑的弧面，热利用率高。

图1 吊挂施工图

图2 现场吊挂

2.2 炉门下沿改进

门槛砖由于生产过程中受骤冷骤热和清理粘结冷铜［5］机械力的影响，易造成砖体脱落，导致门槛漏铜事故发生，严重制约安全生产。将门槛砖由原来的380×225×75mm改为610×225×75mm，增加炉砖咬合力，有效延长门槛砖的使用寿命；同时，在炉门下沿新增锥形钢结构，椎体内部灌注高强度耐火料，增加门槛厚度，保护耐火砖不易损坏。

此外，固定式阳极炉炉门铺制方式也会间接影响到炉寿命，主要从铺制质量要求入手彻底解决加料机清理炉门粘结冷铜过程中对炉砖的机械应力所造成的炉砖损耗，主要制作要求见图3：

图3 炉门耐火料铺制

2.3 烟道承重拱的改进

2.4 炉底砌砖的优化

烟道拱顶砖由原来的380×150×97/90mm，改为380×150×98/90mm、380×225×98/90mm两种砖型，新改砖型在砌筑过程中交叉砌筑［6］，使整个沉重拱能有效形成一体，防止单环炉砖出现掉砖和坍塌的现象，为烟道提供长期稳定的支撑力。

固定式阳极炉炉底工作层耐火砖设计使用寿命为3~5年，日常生产中不便点检，曾出现过炉底漏铜事故。为了杜绝此类事故的发生，不但将原工作层的耐火砖材质由半再结合镁铬砖改为再结合镁铬砖，还在底部均布了3个测温点，通过DCS实现在线监控［7］，更有效的掌控炉底炉况变化。此外，在炉修时对炉底砖局部拆除工作层，实际测量各部位耐火砖损耗情况，有利于炉况维护。

2.5 砌筑方式

（1）为避免炉顶砖体升温膨胀所产生的端墙挤压应力，造成炉顶上拱等现象的发生，通过对炉顶砖的长度及膨胀系数计算，在炉修过程中在炉体东西方向新老砖交口处各放置2块1.5cm的保温棉，更换的炉顶砖每7环放置一1.5cm保温棉，南北方向每5块砖放置一膨胀铁皮，保证每环至少放置6块膨胀铁皮。新炉顶砌筑东西方向放置10块保温棉，南北方向放置8块膨胀铁皮［8］。

（2）端墙砌筑：南端墙砌筑过程中做到至少3个点与保温砖进行衔接，其它端墙部位至少有一个点与保温砖衔接，使保温砖与工作层有效形成整体。端墙砌筑要求每3块铬镁砖放置一3mm膨胀纸。

注：以上膨胀缝的预留根据镁铬砖的膨胀系数进行计算得出，充分考虑炉砖在砌筑上的方便操作，对砌筑方式进行以上改变。

2.6 日常炉况管理

固定式阳极炉炉况日常维护管理主要从日常加料控制，氧化还原控制，浇铸控制等方面入手［9］。加料期制定标杆，防止物料的超高加入；对燃烧系统进行有效管理，制定各周期燃油标准，根据浇铸铜水温度对浇铸期油量的控制，有效的提高燃油效率并降低炉砖的热负荷，提高炉砖使用寿命。

3 实施效果

（1）炉顶改进后，未发生因炉顶上拱变形导致掉砖和坍塌的现象。

（2）炉门下沿和炉底的改进、维护，解决了漏铜安全隐患，也延长了使用寿命。

（3）在2013年年底及2014年年初对固定式阳极炉进行技术改造结束，各炉炉况运行稳定、高效，4号炉炉龄创下历史最好水平，达到390炉次。

表1 2011年-2014年固定式阳极炉平均炉龄表

4 结语

贵冶倾动炉车间从2013年年底至2014年年初先后对四台固定式阳极炉进行技术改造和应用，炉况持续高效、稳定运行，炉龄有望刷新历史记录。与同行业相比，贵冶固定式阳极炉炉龄指标已经遥遥领先［10］。

通过项目的应用，提高了固定式阳极炉的装备水平，延长了炉寿命，每年减少炉修次数0.5次以上，降低了生产成本。

［1］朱祖泽, 贺家齐. 现代同冶金学. 北京:科学出版社, 2003:460-466.

［2］颜志刚, 李刚. 固定式精炼炉的改进. 铜业工程, 2013(3):57.

［3］陈长顺. 联合铜业公司铜火法精炼生产实践[A]. //中国有色金属学会第六届学术年会论文集[C]. 中国有色金属学会, 2005:5.

［4］陈长顺. 铜火法精炼生产实践[J]. 有色金属工业, 2005(3):60-61.

［5］龚晓虹, 李衡. 铜火法精炼炉述评[J]. 有色冶金设计与研究, 1995(4):28-36.

［6］王建锋, 陈雯, 沈强华. 回转式阳极炉精炼渣物化性能分析[J]. 南方金属, 2006(5):16-18.

［7］ 张建坤, 王勇, 杨小琴, 等. 铜回转式阳极炉燃煤工艺技术的探讨[J]. 中国有色冶金, 2005(5):48-52.

［8］熊振昆, 张建坤, 史兴华. 350t燃煤回转式阳极炉的生产实践[J]. 中国有色冶金, 2007(5):36-40.

［9］张伟旗, 童想胜. 回转式阳极炉常见故障诊断与处理的探讨[J]. 中国有色冶金, 2011(6):45-48.

［10］黄文华. 回转式阳极精炼炉耐火材料的选定及设计[J]. 有色冶金节能, 2002(1):5-7.

Discussion on Technology of Improve the Fixed Anode Furnace Life

LIU Ke
（Guixi Smelter of Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Through studying the fixed anode furnace body refractory material of Guixi Smelter, combined with the production practice in recent years, the furnace roof, type of flue brick and hangers are improved with the new technology and methods, and take a more reasonable masonry way and more scientific furnace condition management has been applied, to extend the fixed anode furnace service life of the refractory bricks.

fixed anode furnace；wedge；suspension；stress；vault

TF806

B

1009-3842（2015）05-0043-03

2015-07-03

刘科（1976-），男，江西贵溪人，工程师，主要从事铜冶炼技术工作。E-mail:18881478@qq.com