DOC《金冠铜业闪速吹炼炉冷修炉体改造》

金冠铜业闪速吹炼炉冷修炉体改造 臧轲轲 (铜陵有色金属股份有限公司 金冠铜业分公司,安徽铜陵 244100) 摘要:闪速吹炼炉在金冠铜业已运行超过4年时间,第一炉期总共处理超过230.

6万t的高品位冰铜.吹炼炉于2017年3月份进行了首次冷修,针对第一炉期中出现的炉体薄弱环节进行了优化改造,本文主要对本次冷修炉体改造进行介绍. 关键词:闪速吹炼;

冷修;

改造 中图分类号:TF811 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2018)02-0000-00 Transformation of Flash Converting Furnace in Jinguan Copper Corporation ZANG 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 matte 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 金冠铜业分公司是世界上第三家采用闪速熔炼加闪速吹炼技术的冶炼厂.闪速吹炼炉自2013年1月18日投料试生产,冷修停炉前,吹炼炉已安全运行1

294 d,本次冷修改造主要是基于对前期生产过程中炉体方面存在问题的认真分析总结,以及吸取同行业相关冷修改造的经验而进行的.

1 改造前存在的问题 1)耐火材料侵蚀严重 闪速吹炼炉采用铁酸钙系渣,在炉底和炉壁上很难形成Fe3O4保护层,生产过程中对耐火材料的侵蚀性很强,尤其是反应塔下方,一段时间后两侧墙上的砖基本上全部被侵蚀掉(图1),仅剩铜水套直接与熔体接触,存在较大安全隐患. 自投料以来,金冠一直采用低铜面的作业方式,虽然拱脚砖的高度在597 mm,但是我们粗铜面一直严格控制在530 mm以下.长时间的低铜面控制,造成了渣对拱脚砖的侵蚀,因此后期当我们想提高粗铜面的时候,出于安全起见,无法实现. 图1 反应塔下方侧墙耐材腐蚀状况 Fig.1 Corrosion status of side walls blow reation shaft 收稿日期:2017-10-30 作者简介:臧轲轲(1989-),男,安徽宿州人,工程师. 2)铜水套安全隐患较大 闪速吹炼炉所用水套全部为Outotec提供,与国内目前普遍采用的埋管式水套不同,进口水套采用的是钻孔式水套,虽然这种水套的换热效率较埋管式水套要高,但是也存在一个薄弱环节,就是它的堵头位置发生漏水的风险很大(图2).这个问题首先于2015年出现在熔炼炉精矿喷嘴方形水套处,后吹炼方形水套也出现同样问题. 另外沉淀池垂直水套采用的是下部镶钢板的钻孔水套,镶钢部分主要是防止粗铜熔体与铜水套直接接触,发生熔通事故,但此类水套仍存在镶钢部分冷却效果差易变形、上部铜水套侵蚀、堵头处存在泄漏隐患等问题,尤其是反应塔下方侧墙水套长期暴露在烟气及高氧化渣熔体中侵蚀非常严重. 图2 方形水套及镶钢垂直水套 Fig.2 Square cooling water jacket and vertical cooling water jacket 3)事故烟道粘接严重 事故烟道口采用的是预制结构,日常生产中粘接严重(图3),一旦出现需要切换C路线时,烟道口清理花费时间较长,并且每次仅能清理出一个直径0.5 m大小的通道,这种情况下一旦锅炉需要检修,负压很难控制,锅炉检修的及时性受到很大程度的制约. 图3 事故烟道口粘接情况 Fig.3 The accretion of the uptake shaft roof duct 4)8#粗铜排放口无法使用 由于设计方面的问题,位于余热锅炉侧的8#粗铜排放口正前方被锅炉立柱挡住,由于此立柱为锅炉框架结构,无法移动,因此这个排放口在第一炉期期间一直未能使用.由于排放口大内衬需要定期更换,因此8#排放口的弃用直接导致了其余排放口使用量的增加,一定程度上缩短了排放口检修间隔.

2 改造方案 针对吹炼炉炉体存在的以上问题,结合国内外闪速炉结构的改造经验,进行了以下改造. 2.1 水套形式及结构的优化 1)将所有本次计划更换的水套由钻孔式改为埋管式. 2)参考祥光铜业闪速吹炼炉炉体试用的堆焊水套的效果,取消垂直水套的镶钢结构,改用表面堆焊耐磨耐热合金形式.针对不同区域耐火材料腐蚀状况不同的实际,以沉淀池顶BIC水套为界限,靠近反应塔侧的垂直水套覆盖烟气区域全部堆焊,往上升烟道方向的垂直水套堆焊在原镶钢范围上增高100 mm;

同时沉淀池烟气区两侧墙第一层水平水套三角区范围内(以沉淀池顶BIC水套为界),将目前水平水套宽度由300 mm改为375 mm.改造后的垂直水套见图4. 图4 改造后的垂直水套 Fig.4 New vertical cooling water jacket after transformation 3)增加炉体冷却强度.反应塔下方烟气区冲刷严重,水平水套冷却强度不够.反应塔下方属烟气冲刷较为严重的区域,此区域对冷却强度要求较高,通过对比观察,锯齿型水套使用效果较好,因此本次方案将冲刷最为严重的南北侧墙在原有4块锯齿型水套的基础上再各增加4块锯齿型水套替代水平水套.其他方面,反应塔下方两侧墙垂直水套(两侧各15块)以及反应塔侧端墙10块垂直水套的冷却水由原来的两进两出改为三进三出;

沉淀池顶部增加5块条形水套. 4)将事故烟道口的形式由预制件改为直径1 m的铜水套[1]. 2.2 炉体设计及耐火材料的优化 1)为了适应高产能压力下闪速吹炼炉投料量的稳定,满足特殊情况下与阳极炉作业周期的匹配(提高炉子的缓冲能力),以及降低粗铜带渣几率,保证阳极炉高容积,本次方案将拱角砖的位置在原有的基础上抬高了76 mm(拱角台阶的形式也做了相应优化,详见图5),以此提高闪速吹炼炉的缓冲能力,满足更高产能的需求. 2)对于拱角砖材质的选择,与奥镁一起对几种材质的耐火砖在实验室里进行了专业的侵蚀试验,通过对比试验数据,确定了一种耐侵蚀性最强的材质作为拱角砖的材质. 图5 拱脚砖优化改进 Fig.5 Optimization of skew brick section 3)在上升烟道侧端墙第一层水平水套下方我们采用了凹凸锁扣形式的耐火砖(图6),同时在永久层上层的砖我们也使用了楔形砖,其目的就是防止端墙上部砖脱落、断裂后下方的耐火砖漂浮,从而引发炉体漏铜事故. 图6 上升烟道侧端墙改进 Fig.6 Optimization of uptake side end wall 4)8#粗铜排放口往反应塔方向移位380 mm,确保铜口排放线路避开原锅炉立柱.

3 冷修过程中发现的问题 3.1 低温腐蚀导致反应塔水平水套漏水 吹炼炉生产后期多次发生水套漏水事故,尤其是反应塔第一层水平水套,出现了多块水套漏水,不得不通风处理,对吹炼炉的安全生产构成较大隐患,出于安全考虑,冷修期间对第一层水平水套进行了全部更换. 当第一层40块水套全部拆下来后,却发现了一个奇怪的现象,所有水套在相似的位置均出现了一条宽度约50 mm的凹槽(图7),深度较深的水套已到达冷却水通道.后对此位置水套原有结构对比发现,此凹槽非原有设计,这个反常的现象引起了我们的关注,因为在此之前基于对其水套制造方法的分析,一直认为水套漏水的原因是堵头处发生泄漏,但是这一现象推翻了我们之前的结论.后经过对水套所处位置以及吹炼炉反应过程进行分析,并查阅相关资料,最终我们认为此位置水套泄漏的主因是低温腐蚀,这种现象在闪速熔炼炉是没有发生过的,这一发现也让我们对闪速吹炼炉有了更全面的认识. 图7 反应塔第一层水平水套 Fig.7 The first level water jacket of the reaction shaft 3.2 炉底砖状况良好 由于闪速吹炼炉不同于闪速熔炼炉,炉底没有炉结保护,因此在冷修方案讨论之初,围绕炉底砖需不需要更换,在公司内部是有不同意见的,但是参照祥光铜业以及肯尼科特的经验,安全起见,我们还是计划将炉底砖全部更换.但是在这次拆除过程中发现工作层耐火砖的高度大部分都在450 mm左右,基本上没有耗损,并且砖缝间没有明显渗铜现象,部分区域膨胀脂甚至保存完好(图8).基于此,在多方确认后,我们改变了原有拆除全部炉底砖的方案,保留永久层砖,这一决定不仅将我们的检修时长缩短了5天,同时,也为我们以后的炉体更新改造积累了大量的实际经验. 图8 炉底工作层耐火砖 Fig.8 Firebricks in working layer

4 结语 作为金冠铜业闪速吹炼炉历史上第一次冷修改造,这次改造不仅仅是解决我们前几年生产过程中发现的问题,其更大的意义在于闪速吹炼炉实际经验的积累.目前行业闪速吹炼炉的炉寿命基本在4~5年,通过这次改造,我们的目标是将吹炼炉的炉寿命提高至6年甚至更长. 参考文献 [1] 文仁. 贵溪冶炼厂一系统闪速炉炉体改造[J]. 铜业工程,2013(1):18-21,66.