DOC《延长澳斯麦特熔炼炉炉砖使用寿命的措施》

延长澳斯麦特熔炼炉炉砖使用寿命的措施 袁海滨,宋兴诚,唐都作,陈钢,蔡兵,张歆海 (云南锡业股份有限公司 铜业分公司,云南个旧 661000) 摘要:阐述了目前国内铜熔炼澳斯麦特炉与艾萨炉的炉砖使用寿命情况.

分析了影响熔炼炉炉砖使用寿命的几个主要影响因素,结合同行成熟的操作经验,提出了延长顶吹熔炼炉炉砖使用寿命的措施和方法. 关键词:澳斯麦特炉;

顶吹炉;

寿命;

铜;

砖 中图分类号:TF811 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2015)08-0000-00 Measures to Extend Service Lifetime of Brick of Ausmelt Smelting Furnace YUAN Hai-bin, SONG Xing-cheng, TANG Du-zuo, CHEN Gang, CAI Bing, ZHANG Xin-hai (Copper Branch of Yunnan Tin Limited Company, Gejiu 661000, Yunnan, China) Abstract: Service lifetime of furnace bricks of Ausmelt furnace and ISA furnace for copper smelting in China was introduced. Main factors to influence service lifetime of smelting furnace were analyzed. The measures and methods to extend service lifetime of top blown smelting furnace were put forward. Key words: Ausmelt furnace;

top-blowning furnace;

lifetime;

copper;

brick 云南锡业股份有限公司铜业分公司试车、试生产运行至今已近3年,逐步解决了绝大部分试生产过程暴露的工艺及设备等问题,产量逐步提高,能耗逐渐降低.然而,工艺运行至今,核心问题即澳斯麦特顶吹熔炼炉(以下简称熔炼炉)炉砖使用寿命,该问题虽有所进展,炉砖寿命与试车相比有了延长,但与同行相比,显然尚有差距.试车初期,顶吹熔炼炉使用仅3个月即要停炉更换渣线砖,试车1年后,通过不断完善工艺,熔炼炉渣线砖寿命延长到了现在的10个月.炉砖作为冶炼企业较大的消耗成本之一,不仅停炉更换过程工作量大,还严重影响正常生产、设备有效开动率以及作业成本. 近15年来,国内铜冶炼企业为延长炉砖使用寿命作了不懈努力[1-5],目前艾萨炉、白银炉、闪速炉炉砖的使用寿命均在12个月以上甚至更长.本文在分析云锡铜业澳斯麦特顶吹熔炼炉在冶炼铜精矿过程中,各因素影响熔炼炉砖使用寿命的同时,参考同行成熟的操作经验,提出延长炉砖使用寿命的措施.

1 国内主要炼铜顶吹炉寿命 国内主要炼铜顶吹炉的炉砖寿命见表1. 表1 国内主要炼铜顶吹炉炉砖寿命 Table

1 Brick lifetime of top-blowning furnace in domestic copper smelter 工厂/炉型 投产年份 炉膛内径/m 处理能力 熔体温度/℃ 渣线砖型 炉砖寿命/月 中条山有色公司/澳炉

1999 4.4 铜精矿20万t/a

1 180~1

210 铬铝尖晶石砖 >

15 云铜股份有限公司/艾萨炉

2001 4.4 铜30万t/a ~1

150 进口澳镁砖 >

28 铜陵铜都金昌冶炼厂/澳炉

2003 4.4 铜精矿48万t/a

1 160~1

250 铬铝尖晶石砖 >

12 湖北大冶有色公司/澳炉

2010 5.0 铜精矿180 t/h

1 180~1

200 铬铝尖晶石砖

18 五鑫铜业有限公司/澳炉

2012 5.0 设计铜10万t/a ~1

210 结合镁铬砖 直接结合镁铬砖.由于铝铬砖自身的密度大、显气孔率低,熔渣在向砖内渗透的过程中,生成的铁铝尖晶石和铁铬尖晶石这些高熔点物质可以抑制熔渣的继续渗透,使得砖的侵蚀性得到提高,炉衬的使用寿命得到延长;

另外,炉渣中的SiO2和CaO可以与砖中的Al2O3生成低熔点的硅酸盐相. 2.2 渣型控制 炉墙砖挂渣可直接保护炉砖,以防炉砖被热量冲击、被熔体洗刷侵蚀而影响使用寿命.炉墙砖能否挂住渣主要受渣型及炉况是否稳定的影响. 熔炼炉渣型控制Fe/SiO2在1.2~1.4,炉渣含磁性铁8%左右,该范围内的渣型熔点在1 150~1

200 ℃,靠近经典渣型熔点.渣脆,强度低,很容易被炉膛温度所熔化,难挂住渣.建议新炉子开始冶炼铜精矿时,先将初始冶炼冰铜品位有意识地提高到60%以上,提高冶炼过程富氧浓度至60%以上,Fe/SiO2在1.4~1.7,以提高熔体磁性铁含量,将熔体熔点提高,以便炉墙能挂住高熔点渣.生产中,在确认炉前挂住高熔点渣后,再恢复各冶炼参数,正常冶炼即可.如果冶炼过程观察发现炉墙渣脱落或熔化,可以再次恢复高熔点渣熔炼,然后再恢复正常冶炼参数.陈肇友[12]认为,澳斯麦特炉寿短的主要原因是炉膛内氧分压无法达到3.06*10-4 Pa,Fe3O4不能在炉内析出,因此难以在镁铬砖炉衬上形成挂渣;

如果采用铬铝质耐火材料,就可以形成对炉衬起保护作用的尖晶石.据此,金昌冶炼厂、候马冶炼厂、大冶冶炼厂等先后采用该方案后,延长了炉寿,但与云南铜业的艾萨炉寿命相比,仍然偏短. 炉况是否稳定也很重要,它不仅影响炉砖寿命,还可能影响炉顶结渣程度,严重者将因炉顶大块结渣脱落而带来喷炉、熔炼炉堰口操作工被涌出熔体烫伤等危害.炉膛温度的控制及炉况是否稳定控制受多方面因素的影响,比如给料的稳定性、辅助设备运行的稳定性、富氧浓度、粉煤配比等.如果炉况不稳导致炉子急剧升温或急剧降温,特别是异常停炉,以及未能严格按照烘炉升温曲线升温而快速升温,使得炉内耐火砖快速膨胀而出现微裂纹.当炉况波动大时造成炉膛温度的同步大幅波动,将直接影响炉衬耐火砖的使用寿命. 2.3 熔体温度控制 据文献[13]介绍,高的铁硅比有利于延长炉衬寿命,金昌冶炼厂的铁硅比控制在1.3左右,可以适当降低渣对耐火砖的侵蚀. 由于熔炼炉高温熔体的排放是经堰口混合熔体溜槽连续排放进电炉,熔体温度在经典渣型附近时,熔点略微低,这有利于保护炉砖,防止高温熔体对炉砖的洗刷.然而,实际操作中,因熔体温度控制略微偏低,导致了堰口混合溜槽易粘结,若清理不及时,随着粘结渣越结越多,最后影响熔炼炉高温熔体的正常排放,即出现熔体外溢而使得熔炼炉被迫停料.因此,炉前操作工肉眼判断熔体温度偏低后,会立即要求控制室操作手提高熔体温度,然而有时候炉前操作工的判断与操作手的判断却是矛盾的,因为炉前操作工想减少自己清理堰口溜槽内结渣工作量而要求操作手提高熔体温度. 从冶炼角度来考虑,高温熔体在1

200 ℃以上,再提高温度都将加剧炉砖被高温熔体的侵蚀.因此,熔炼炉冶炼过程必须严格控制熔体温度在经典渣型温度附近,防止偏高熔体温度对炉砖的洗刷.加强炉前操作工对堰口溜槽结渣的清理,严禁炉前操作工擅自要求提高熔体温度,要求炉前操作工加强对溜槽结块渣的清理,勤清理,确保溜槽畅通. 2.4 入炉物料量的稳定性 混合铜精矿入炉量的稳定性不亚于上述任何一点因素的影响程度,对炉砖的抗热震性影响较大.在上述各因素的影响都被规避的前提下,稳定混合铜精矿入炉量的要求显得尤为重要. 目前,熔炼炉控制系统参数与圆盘制粒机给料系统连锁.然而,圆盘制粒机给料常不稳定,比如入炉物料一头大料一头小料,甚至断料,皮带送料系统线路长,实际入炉量却未必与圆盘制粒机给料量一致,甚至差异较大.熔炼炉控制系统参数的控制常受圆盘制粒机给料量的波动而自动调整,入炉铜精矿量波动范围大,这不仅导致了炉况稳定性、炉膛温度稳定受此影响,控制系统自身频繁波动,特别是喷枪富氧、喷枪风等控制频繁调整,也对相应设备设施控制冲击较大,不同程度上影响了相应设备、设施的使用寿命,加速该设备的损耗. 炉况及炉膛温度波动也受给料量波动以及给煤量波动的影响,特别是给料量的大幅波动导致炉膛温度也大幅波动,这不仅导致了炉顶烟气温度忽高忽低,使得炉顶在进料过程,特别容易粘结熔池喷溅渣及生料,炉顶烟气温度偏低时,还严重影响了烧结渣燃烧枪的正常工作(烧结渣燃烧枪需要炉膛烟气温度稳定控制在至少700 ℃为最佳,炉膛烟气温度偏低不利于烧结渣),如果炉顶烧结渣不及时,将影响熔炼炉铜精矿的正常进料冶炼;

此外,炉膛温度的频繁波动还严重影响了炉墙挂渣,频繁波动的炉膛温度将导致炉墙挂渣冷热膨胀收缩而脱落,从而影响炉砖的使用寿命,炉砖得不到挂渣的有效保护. 金昌冶炼厂澳斯麦特熔炼炉[13-14]在供料皮带上增设了稳定料量的专用机械装置,稳定了工艺参数,炉子操作维持常态化,有效避免了炉内骤冷骤热对炉衬的损坏,炉衬寿命已由第一炉期的4个月提高到第

二、第三炉期的10个月和18个月,澳斯麦特炉作业率达95%以上,日处理铜精矿2

000 t左右. 同行稳定混合铜精矿入炉量的做法都是集中在炉前料仓定量给料机上,它要求控制给料连续而稳定,波动幅度尽可能小,这可有效保证炉膛及炉况的稳定,保证相应设备设施的控制不会频繁在自行调整过程中,确保相应设备、设施的稳定运行,防止设备的过快损耗.此外,炉膛温度及炉况的稳定可防止或抑制炉顶结渣过快生长. 2.5 熔体连续排放与间歇排放 云铜艾萨炉熔炼[15]采取的是周期间歇排放,每次间歇30~50 min,每次排放20 min,即当熔池达一定高度后,组织炉前烧口子排放熔体.目前,云铜艾萨炉壳冷却系统采取的是风冷方式,炉壳环境温度达100~200 ℃,艾萨炉砖使用寿命达到28~34个月.该炉砖使用寿命能有如此之长,可能与艾萨炉熔体间歇排放有直接关系.正因为熔体间歇性排放,使得艾萨炉冶炼过程,喷枪枪位的控制随熔池升高或降低而调整,熔池砖受熔体洗刷也常在一定范围内变化而不集中洗刷某区域,防止某特定渣线砖区域的炉砖被加速洗刷而严重影响炉砖寿命. 熔体连续排放即熔炼炉通过堰口混合溜槽连续排放进沉降电炉,要求熔体温度控制在1 150~1

210 ℃,保证略高的过热度,这使得澳斯麦特熔炼炉熔体控制温度始终比艾萨炉控制温度约高20 ℃,这对炉衬耐火砖保护不利.熔体连续排放方式采用的是虹吸方式,这保证了熔炼炉内熔池始终在一定的高度,这也就导致了高温熔体始终在一定的渣线砖区域洗刷,从而加速了........