程利振

（銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司，安徽銅陵 244000）

金昌冶煉廠奧爐改造項(xiàng)目為該廠銅冶煉升級(jí)改造項(xiàng)目的一部分[1]。該項(xiàng)目2016年3 月18 日開(kāi)工建設(shè)，2018年 3 月 18 日建成點(diǎn)火烘爐。截止日前，奧爐已經(jīng)進(jìn)入第二爐期生產(chǎn)階段[2]。在試生產(chǎn)過(guò)程中該廠陸續(xù)出現(xiàn)了方形料倉(cāng)黏接堵料嚴(yán)重、 送風(fēng)機(jī)喘振放空現(xiàn)象、奧爐噴槍使用壽命短、排放通道存在安全風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，技術(shù)人員逐一提出了優(yōu)化改造措施。經(jīng)過(guò)優(yōu)化改造和對(duì)生產(chǎn)控制參數(shù)的調(diào)整，目前奧爐噴槍平均壽命在30 d 以上，奧爐作業(yè)率99%以上。本文擬對(duì)此奧爐熔煉車間的優(yōu)化改造實(shí)踐進(jìn)行介紹分析。

1 備料料倉(cāng)的優(yōu)化

原設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)礦倉(cāng)為方形料倉(cāng)，試生產(chǎn)前半年，方形料倉(cāng)黏接堵料嚴(yán)重，需要大量工人使用大錘疏堵，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，影響生產(chǎn)。為此，從2018年12月開(kāi)始，車間歷時(shí)1年左右時(shí)間逐步完成了國(guó)產(chǎn)礦6 臺(tái)料倉(cāng)的改造工作，改造內(nèi)容包括：將方形料倉(cāng)改為圓形料倉(cāng)、 料倉(cāng)內(nèi)部不銹鋼襯板更換為耐磨高分子襯板、料倉(cāng)出料口加寬加大、出料口安裝調(diào)節(jié)閘板等。通過(guò)一系列改造，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，極少出現(xiàn)堵料現(xiàn)象，提升了勞動(dòng)效率，穩(wěn)定了生產(chǎn)，得到了一線工人的高度認(rèn)可。料倉(cāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 備料倉(cāng)改造圖及應(yīng)用

2 導(dǎo)料裝置的優(yōu)化

導(dǎo)料裝置包括下料擋板和分料器。其中下料擋板為硬性鋼板，絲桿調(diào)節(jié)。試生產(chǎn)期間，由于硬性鋼板加絲桿調(diào)節(jié)方式速度慢，且鋼板容易黏料，導(dǎo)致因分料擋板調(diào)整不及時(shí)出現(xiàn)漫料事故。為此，車間后續(xù)將硬性鋼板加絲桿調(diào)節(jié)方式改造為插板加擋皮調(diào)節(jié)方式，方便調(diào)節(jié)。改造后未出現(xiàn)漫料事故。

另外，制粒廠房?jī)?nèi)多臺(tái)膠帶機(jī)需要單側(cè)分料，分料器既不能讓皮帶跑偏，還要實(shí)現(xiàn)分料功能。然而在使用過(guò)程中，多次出現(xiàn)皮帶跑偏和撕裂皮帶事故。車間技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)原設(shè)計(jì)的一字型犁頭進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)改造，具體應(yīng)用見(jiàn)圖2 所示。改造后，單側(cè)犁頭利用絲桿調(diào)節(jié)角度，可方便調(diào)節(jié)分料量，且不影響主皮帶運(yùn)行。

圖2 單側(cè)犁頭分料

3 奧爐送風(fēng)機(jī)的優(yōu)化

奧爐送風(fēng)機(jī)為沈鼓供貨的GM 風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)風(fēng)量 32 000 m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下同），變頻調(diào)節(jié)。奧爐試車過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)奧爐送風(fēng)機(jī)在用風(fēng)量5 000 m3/h以下時(shí)，風(fēng)機(jī)存在明顯喘振放空現(xiàn)象，壓力不穩(wěn)，達(dá)不到奧爐低風(fēng)量使用要求。經(jīng)分析，認(rèn)為原因是設(shè)計(jì)的奧爐送風(fēng)機(jī)僅配置有防喘振閥，未配置工藝放空閥，因此在低送風(fēng)量條件下，多余風(fēng)量未能及時(shí)放空，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)，壓力波動(dòng)大。為此，車間技術(shù)人員借鑒金昌冶煉廠老廠奧爐送風(fēng)機(jī)改造經(jīng)驗(yàn)，單獨(dú)增加1 臺(tái)奧爐送風(fēng)機(jī)放空閥，以確保了奧爐風(fēng)機(jī)保壓輸出。目前改造后的送風(fēng)機(jī)應(yīng)用情況良好，在奧爐用風(fēng)量3 000～29 000 m3/h 之間，能夠保證送風(fēng)壓力穩(wěn)定在150 kPa，且無(wú)喘振現(xiàn)象。

4 奧爐噴槍的優(yōu)化

奧爐噴槍為自主研發(fā)，噴槍頭部與噴槍小車之間天然氣管道采用絲牙連接。在使用過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)天然氣泄漏現(xiàn)象，因此將絲牙連接改為卡扣連接方式，采用卡扣連接方式后，接頭未再監(jiān)測(cè)到天然氣漏氣現(xiàn)象。具體應(yīng)用見(jiàn)圖3 所示。

圖3 天然氣接口

噴槍天然氣燒嘴為霧化噴嘴，天然氣經(jīng)霧化在噴槍頭部混氣室劇烈燃燒，容易燒損噴槍，降低噴槍使用壽命，不利于爐況控制，降低奧爐作業(yè)率。因此，車間取消了噴槍頭部天然氣霧化噴嘴，并將噴槍頭部混氣室長(zhǎng)度由700 mm 優(yōu)化為500 mm。經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)后，噴槍使用壽命明顯增加，由10 d 左右增加到30 d 以上。

5 銅渣排放通道的優(yōu)化

冰銅和爐渣排放通道包括銅口、渣口、銅渣口與溜槽連接部位、銅溜槽等。這些部位與高溫熔體直接接觸，壓板和溜槽通水冷卻。由于設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮高溫熔體沖刷、噴濺、漏水、滴水、冷卻水軟管更換等過(guò)程影響，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，車間技術(shù)人員對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行了整改和加固，以提高銅渣排放通道與高溫熔體接觸部位的安全系數(shù)：將堰口、銅口和渣口與銅溜槽連接部位設(shè)計(jì)寬度由300 mm 改為500 mm，并對(duì)邊幫加高加厚，連接部位采用耐火磚和搗打料砌筑而成，并將電爐銅溜槽第一節(jié)至第二節(jié)更換為碳化硅和石墨溜槽，以避免高溫冰銅直接沖刷銅溜槽導(dǎo)致漏銅爆炸風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)碳化硅溜槽和石墨溜槽進(jìn)行優(yōu)化改造，提升了銅口安全系數(shù)。

試生產(chǎn)期間，由于冷卻水溫度隨晝夜和季節(jié)變換，導(dǎo)致銅溜槽冷卻強(qiáng)度發(fā)生變化，銅溜槽容易放炮。冶煉溫度稍微過(guò)熱，放炮次數(shù)就會(huì)增加。針對(duì)此情況，在銅溜槽內(nèi)側(cè)焊接5 mm 厚耐磨合金層，改善了銅溜槽冷卻效果，消除了溜槽放炮現(xiàn)象，安全系數(shù)得到提高。

6 貧化電爐絕緣裝置的優(yōu)化

絕緣指標(biāo)對(duì)電爐至關(guān)重要，良好的絕緣能有效降低電爐能耗以及設(shè)備故障率。電爐絕緣點(diǎn)包括爐頂平臺(tái)與銅瓦夾持器間、夾持器與銅瓦間、夾持器吊桿與電極護(hù)筒間、上下抱閘與平臺(tái)間、抱閘與電極殼間、電極護(hù)筒與電極殼間、吊掛件與電極殼間、閘瓦皮與電極殼間、液壓管道與電極殼間等，其中又以抱閘與電極殼之間和液壓管路與電極殼之間的絕緣最重要。結(jié)合金昌冶煉廠老廠經(jīng)驗(yàn)，采用在絕緣管道之間加裝倒八字絕緣頭進(jìn)行分隔。生產(chǎn)實(shí)踐證明，倒八字絕緣頭能有效提高液壓管道與電極殼之間的絕緣性能，應(yīng)用效果良好。

廠家供貨的電極上下抱閘閘皮通過(guò)鐵質(zhì)沉頭螺栓與抱閘連接在一起。在電極送電情況下，電流會(huì)通過(guò)鐵質(zhì)沉頭螺栓形成電流回路，導(dǎo)致閘皮溫度過(guò)高，因此將鐵質(zhì)沉頭螺栓全部更換為耐溫高強(qiáng)樹(shù)脂螺栓，有效地提高了抱閘絕緣性能。

同時(shí)，車間制定了嚴(yán)格的電爐維護(hù)與保養(yǎng)制度，其中最重要的就是電極系統(tǒng)定期吹掃制度。吹掃點(diǎn)包括銅瓦及抱緊裝置、上下抱閘各處、爐頂平臺(tái)、短網(wǎng)及變壓器，并形成吹掃記錄制度。此外，電爐核心供能設(shè)備變壓器和液壓系統(tǒng)均單獨(dú)設(shè)密封房，配置大功率空調(diào)，保證室內(nèi)溫度恒定在15 ℃左右，從而確保液壓油和變壓器油不會(huì)因溫度變化而變質(zhì)問(wèn)題，確保電爐供能系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

7 水淬系統(tǒng)的優(yōu)化

電爐渣被沖渣水沖散打碎后經(jīng)沖渣溜槽進(jìn)入沖渣池，沖渣池中的水淬渣被連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的撈渣機(jī)帶入渣倉(cāng)中，然后由自卸車送往下游工廠。沖渣水全部來(lái)源于硫酸回用水，閉路循環(huán)，水中雜質(zhì)離子富集倍數(shù)高，尤其鈣、鎂和鈉離子居高不下，雜質(zhì)成分濃度到達(dá)溶解度極限后便在管道內(nèi)壁、閥門、溜槽、池壁、冷卻塔及噴頭等各個(gè)位置結(jié)晶析出，導(dǎo)致管道、閥門、噴頭等位置堵塞嚴(yán)重。管道和閥門結(jié)晶堵塞曾導(dǎo)致多次停爐搶修。此外，管道和閥門結(jié)晶后，沖渣水流量降低、壓力升高，導(dǎo)致電爐渣無(wú)法沖散，熱量集聚放炮，水淬渣粒度控制難度增加。為此，車間技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況，圍繞鈉鈣鹽結(jié)晶問(wèn)題，從沖渣水pH值、水溫、藥劑、設(shè)備、操作等方面開(kāi)展優(yōu)化改造工作。

首先，將沖渣水pH 值調(diào)整到3～4 之間，使結(jié)晶速度減慢，結(jié)晶物易于清理。試生產(chǎn)初期，添加氫氧化鈉作為沖渣水pH 調(diào)控手段，后改用氫氧化鈉和碳酸鈉聯(lián)合調(diào)控pH 值，同時(shí)優(yōu)化藥劑添加方式，采用在沖渣池下方的沖渣溝加入添加劑，并增加藥劑混合攪拌設(shè)備，確保了藥劑均勻穩(wěn)定的加入沖渣溝中。

其次，為降低沖渣水溫度，新增1 臺(tái)沖渣水冷卻塔，2 臺(tái)冷卻塔交替使用，確保了沖渣熱水和冷水溫差在15 ℃以上。此外，對(duì)沖渣熱水池進(jìn)行迷宮設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)沖渣水在水池停留時(shí)間，改善沖渣水沉淀效果。最后，還優(yōu)化改造了大量沖渣設(shè)備，包括沖渣溜槽和沖渣水嘴。原設(shè)計(jì)沖渣溜槽由生鐵鑄造鋼板構(gòu)成，電爐渣在水淬過(guò)程中持續(xù)沖刷生鐵溜槽，為避免生鐵溜槽變形及破損，在溜槽內(nèi)表面增設(shè)一層不銹鋼板，當(dāng)不銹鋼襯板消耗后切換至另一套備用溜槽，可迅速更換溜槽襯板，避免了更換鑄鐵溜槽。多次調(diào)整沖渣水嘴角度和抬高沖渣溜槽高度，使得沖渣水角度與爐渣落料點(diǎn)相匹配。經(jīng)過(guò)改造后，沖渣溜槽運(yùn)行至今未發(fā)生放炮及黏結(jié)情況。具體應(yīng)用如圖4 所示。

8 電收塵系統(tǒng)

入爐精礦含水率最高可達(dá)12%，導(dǎo)致奧爐煙氣含水占比大、煙氣露點(diǎn)溫度高、電收塵絕緣性能變差。自2018年12 月開(kāi)始，奧爐電收塵出現(xiàn)電壓降低、收塵效率降低等問(wèn)題，且煙塵結(jié)露黏結(jié)瓷軸導(dǎo)致瓷軸爬電，受傷的瓷軸在扭矩和膨脹力作用下發(fā)生斷裂。

車間圍繞降低煙氣露點(diǎn)溫度、提高電收塵絕緣性能、改善電收塵效率等方面開(kāi)展優(yōu)化改造工作，調(diào)整了東3#、4# 陰極吊掛和陽(yáng)極板間距，確保了振打軸與瓷軸同心度，適當(dāng)加大瓷軸兩端孔徑，消除熱膨脹力導(dǎo)致的瓷軸破裂，基本未再突發(fā)斷軸事件。具體應(yīng)用如圖5 所示。

圖4 沖渣水嘴配置

圖5 絕緣箱結(jié)構(gòu)

此外，車間結(jié)合電收塵運(yùn)行工況，修正了冰銅品位、原料硫銅比、入爐物料水分、鍋爐出口溫度等參數(shù)控制指標(biāo)，同步委托專家廠家改造了絕緣箱結(jié)構(gòu)以及加熱方式，將奧爐風(fēng)機(jī)放空風(fēng)引入到電收塵吹掃系統(tǒng)。根據(jù)近兩個(gè)月生產(chǎn)情況來(lái)看，收塵絕緣性能良好，電壓普遍在40 kV 以上，收塵量和收塵率得到提高。

9 總結(jié)

圍繞奧爐生產(chǎn)暴露出來(lái)的問(wèn)題，車間技術(shù)人員陸續(xù)完成了料倉(cāng)、噴槍、銅口、銅溜槽，電收塵器，沖渣水嘴、冷卻塔等設(shè)備優(yōu)化改造，并對(duì)生產(chǎn)控制參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化。目前奧爐噴槍平均壽命30 d 以上，奧爐作業(yè)率99%以上。隨著奧爐處理料量的逐步提升，包括硫酸凈化動(dòng)力波溫度高、奧爐爐頂熱負(fù)荷增加、電爐渣含銅接近設(shè)計(jì)指標(biāo)、沖渣水雜質(zhì)富集倍數(shù)高等新的問(wèn)題開(kāi)始出現(xiàn)，針對(duì)這些問(wèn)題車間正在與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行對(duì)接。在不久的將來(lái)，這些問(wèn)題也必將逐一解決，為銅陵有色礦產(chǎn)銅再創(chuàng)新高做出更大貢獻(xiàn)。