□文/劉樹(shù)景 朱文峰山東金升有色金屬集團(tuán)有限公司

傳統(tǒng)式銅陽(yáng)極爐砌筑及陽(yáng)極火法精煉廠建設(shè)中的若干問(wèn)題（續(xù)）

Problems of Traditional Anode Furnace Masonry and Refi nery Construction in Copper Industry (II)

□文/劉樹(shù)景 朱文峰
山東金升有色金屬集團(tuán)有限公司

在再生金屬行業(yè)中，銅物料再生為電銅的主要流程是：

銅物料（挑選、打包）→陽(yáng)極爐→陽(yáng)極板→電解精煉→電銅

我國(guó)使用傳統(tǒng)式陽(yáng)極爐進(jìn)行銅的火法精煉，生產(chǎn)銅陽(yáng)極板的工廠占有相當(dāng)大的比重。因此，對(duì)該種類型的工廠（車間）建設(shè)中的問(wèn)題進(jìn)行深入的探討尤為必要。在今年9月南昌舉辦的中國(guó)再生銅產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展論壇上，《資源再生》雜志曾邀請(qǐng)山東金生有色金屬集團(tuán)有限公司的劉樹(shù)景高級(jí)工程師來(lái)贛講學(xué)，因項(xiàng)目建設(shè)正在緊張運(yùn)行之中而未能成行，本期“俱樂(lè)部”欄目分兩期刊發(fā)他的講課大綱以供讀者討論。

（上接2011年 第九期 第57頁(yè)）

六、煙氣凈化及通風(fēng)除塵設(shè)備的選擇

陽(yáng)極爐熱平衡計(jì)算表明，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量60%以上由煙氣帶走，致使陽(yáng)極爐煙氣量大、溫度高。由于陽(yáng)極爐為周期作業(yè)使得各階段煙氣量有非常大的波動(dòng)，因處理原料的不同，導(dǎo)致產(chǎn)生煙氣中雜質(zhì)變化非常復(fù)雜。

由于陽(yáng)極爐煙氣具有復(fù)雜的理化特性，因此，從陽(yáng)極爐煙氣中獲取二次能源、凈化工藝煙氣已經(jīng)成為有色科技人員必須研究的重大課題。

1. 工藝煙氣凈化系統(tǒng)

余熱鍋爐流程：余熱鍋爐可將高達(dá)1 300℃的出爐煙氣降溫至300℃~400℃，產(chǎn)出飽和蒸汽，同時(shí)捕集大量煙塵。目前，國(guó)內(nèi)典型的余熱鍋爐凈化煙氣流程如下：

出爐煙氣-余熱鍋爐-表冷器-布袋收塵-煙囪排空

出爐煙氣-余熱鍋爐-助燃空氣的熱風(fēng)換熱器-布袋收塵-煙囪排空

但“余熱鍋爐凈化煙氣流程”在傳統(tǒng)式陽(yáng)極爐生產(chǎn)中所占的比重并不大，主要是因?yàn)樵摿鞒滩⒉煌晟?，存在著如下?wèn)題：余熱鍋爐一次性投資巨大；余熱鍋爐可以產(chǎn)飽和蒸汽，但陽(yáng)極爐的綜合能源能耗并不一定更低；該流程的生產(chǎn)工藝并不穩(wěn)定，如余熱鍋與陽(yáng)極爐的煙道接口、余熱鍋爐前部、隔墻以及頂蓋有短期生產(chǎn)就燒損的現(xiàn)象。

選擇余熱鍋爐流程可以采取的措施：余熱鍋爐與陽(yáng)極爐的連接通常在架空6.00米處,不設(shè)置煙道閘板，致使余熱鍋爐與陽(yáng)極爐之間的溫度梯度很小，這是造成綜合能源消耗高的主要原因。若將陽(yáng)極爐煙道落地，設(shè)置煙道閘板，可使陽(yáng)極爐的直接能源消耗降至最低，雖然產(chǎn)生的飽和蒸汽量要減少，但可以保證綜合能耗降低。在實(shí)施上述措施后，可以減小余熱鍋爐產(chǎn)能，降低固定資產(chǎn)一次性投入，解決余熱鍋爐短期使用就燒損的問(wèn)題。合理的進(jìn)行陽(yáng)極爐的二次能源利用，是再生有色金屬行業(yè)要走的一條必由之路。

2. 噴霧冷卻器流程

以壓縮空氣為動(dòng)力，冷卻水以霧狀與高溫含塵煙氣混合，是噴霧冷卻器的原理。該設(shè)備是一種高效、快速的冷卻設(shè)備，設(shè)備阻力僅為300Pa。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以控制煙氣的溫度，滿足布袋收塵器的要求。有國(guó)內(nèi)陽(yáng)極爐廠家已應(yīng)用該技術(shù)，也有廠家準(zhǔn)備采用。筆者認(rèn)為，噴霧冷卻器與電收塵器聯(lián)合流程優(yōu)勢(shì)最為明顯。

3. 煙道設(shè)置水冷排管

煙道設(shè)置水冷排管和一些輔助手段相配合使煙氣降溫，再經(jīng)布袋收塵器，形成最簡(jiǎn)易的煙道水冷排管流程。該流程的特點(diǎn)是：水加熱后，可送至蒸汽鍋爐，有一定的節(jié)能效果；簡(jiǎn)單易行，適用于老廠改造。

4. 沖擊式水浴收塵器

該流程集降溫、收塵為一體，適合于環(huán)保要求十分嚴(yán)的二、三類地區(qū)。陽(yáng)極爐用沖擊式水浴收塵器與鍋爐用同類產(chǎn)品有重要的兩點(diǎn)區(qū)別：其一，煙道為鋼制水套；其二，循環(huán)水量大。其最大弱點(diǎn)是污水難處理。綜上所述，陽(yáng)極爐工藝煙氣凈化的各種流程種類繁多，但均不成熟。

5. 爐口通風(fēng)除塵

爐口通風(fēng)除塵可直接選用布袋收塵器。野風(fēng)閥的設(shè)置必不可少，這一設(shè)置陽(yáng)極爐行業(yè)中應(yīng)用的較為統(tǒng)一，只是煙罩布置應(yīng)更加完美。

七、陽(yáng)極爐主生產(chǎn)廠區(qū)

陽(yáng)極爐主生產(chǎn)廠區(qū)占地面積（以2臺(tái)100噸為例）應(yīng)大于或等于10 000m2。

八、生產(chǎn)廠房

陽(yáng)極爐主生產(chǎn)廠房與鑄型副廠房最好分為兩跨布置，見(jiàn)平面配置圖（圖1）和立面圖（圖2）。

廠房的結(jié)構(gòu)形式：

方案之一： 全部鋼構(gòu)，造價(jià)約為800±元/m2，特點(diǎn)是價(jià)格較低；不利之處在于：房蓋易腐蝕，難以維修。

方案之二：砼尾面板，造價(jià)約為1 300±元/m2；不利之處是價(jià)格較貴，優(yōu)點(diǎn)是房蓋不腐蝕，免維修。筆者建議，在有條件的情況下，應(yīng)選擇方案之二。

九、陽(yáng)極爐的砌筑

（以100噸天然氣陽(yáng)極爐為例，圖3）

1.陽(yáng)極爐最佳的工藝孔布置（涉及至平面布置）：爐頭雙燒頭孔；爐尾設(shè)置扒渣口；爐子正面設(shè)置雙爐門；全部處理冷料：設(shè)置兩個(gè)加料門。

如果是冷熱料各半：可設(shè)置一個(gè)加料門、一個(gè)倒熱態(tài)銅的門；爐子后面設(shè)置一個(gè)出銅口（對(duì)應(yīng)單圓盤鑄型機(jī)），或兩個(gè)出銅口（對(duì)應(yīng)雙圓盤鑄型機(jī)）。

2. 爐子的標(biāo)高根據(jù)整體立面圖設(shè)置。

3. 爐子的總重量按500噸考慮（土建基礎(chǔ)條件）。

4. 爐子幾何尺寸的選擇原則

（1）床面積≥20m20m22。

（2）長(zhǎng)寬比：粉煤爐長(zhǎng)寬比最大，接下來(lái)依次是重油爐長(zhǎng)寬比、天然氣爐長(zhǎng)寬比、煤氣爐長(zhǎng)寬比。

圖1 陽(yáng)極爐平面配置圖

圖2 陽(yáng)極爐立面圖

（3）爐膛高度：在能夠順利加料的前提下，爐膛高度越低越好。加料爐口上部的三角水套拱梁最大的優(yōu)勢(shì)是可將爐膛高度控制得較低。

圖3 100噸天然氣陽(yáng)極爐砌體圖

（4）熔池深度：原料的化學(xué)質(zhì)量較好可適當(dāng)?shù)募由钊鄢亍?/p>

（5）煙氣出口面積：該面積可選0.7±m(xù)2，若選擇了爐尾扒渣，取煙氣出口寬比高略大一些。

（6）直升煙道斷面積：該面積可選≥1m2。

（7）各種不同燃料的陽(yáng)極爐火橋長(zhǎng)度由大到小排序?yàn)椋悍勖籂t火橋、重油爐火橋、天然氣爐火橋、煤氣爐火橋。

5. 陽(yáng)極爐的磚體結(jié)構(gòu)

（1）爐底花垛高度可為55層磚：5×67=335mm；磚垛面積≥1/3；通風(fēng)面積≤2/3。

（2）爐底的厚度組成（由下至上）可為：鑄鐵板40mm；石棉板10mm；粘土磚5層 5×67=335mm；搗打料65mm;爐底鎂鉻反拱磚 460mm，合計(jì)厚度：910mm。

注：鎂鉻反拱磚可選特異形磚：460×150×75/82(立)。

（33）爐墻

爐墻的厚度組成（由外至內(nèi)）可為：鑄鐵板 40mm,石棉板 10mm,粘土磚 230mm,鎂質(zhì)磚內(nèi)襯 450~460mm，墻體的總厚度740mm。渣線鎂質(zhì)磚內(nèi)襯可選高檔鎂鉻磚砌筑3層。

（4）煙道小施：可選雙層旋磚砌筑，以增加其強(qiáng)度。

（5）加料門旋磚：若加料門不采用三角水套梁，可選臥式旋磚：460×250×70/80（臥）進(jìn)行砌筑，以增加其強(qiáng)度。

（6）燒孔φ300mmm 22個(gè)：可選230×115×35/65（立）環(huán)砌，此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度非常高，造價(jià)低。

（7）爐頂（單位：mm ） ：爐頂施磚：380×150×70/80（立、單眼）；配磚：460×150×75(雙眼)(每環(huán)約6塊)；100噸陽(yáng)極爐不必吊掛爐頂,但每塊磚之間必須插入連接鐵釘。

（8）出爐煙道

出爐煙道有必要加厚,逐步減厚度至230mm。當(dāng)考慮到余熱回收時(shí),可將煙道外皮砌筑輕質(zhì)粘土磚,其厚度可為115mm。煙道拱腳后面可將輕質(zhì)磚改為粘土磚。

6. 爐子的主鋼架結(jié)構(gòu)

爐底鑄鐵板：厚度可選40mm；爐子主柱：靠近工藝口門，承受較高溫度的立柱需要設(shè)置為水冷立柱。100噸陽(yáng)極爐的立柱高度模數(shù)可確定為4 500mm，加料門兩側(cè)的水冷立柱直接制成5 500mm，以安置加料爐門。拉筋：圓鋼φ56mm，螺紋M54，接頭可為螺紋連接。

鑄鐵爐墻板：厚度模數(shù)40mm，尺寸較大的板設(shè)置加強(qiáng)筋。加料門下部的爐墻可制防加料機(jī)撞擊的擋鐵。

工藝孔門的水冷保護(hù)：加料門、扒渣門需設(shè)置水冷保護(hù)套，爐門也需水冷。

燒火孔也可設(shè)置水冷保護(hù)套及水冷活動(dòng)擋板。爐子可設(shè)置φ200mm橫梁支撐環(huán)保除塵煙罩，取消煙罩支撐立柱。烤爐的時(shí)間通常為15晝夜；低溫段水汽蒸發(fā)（800℃）；必須有嚴(yán)格的恒溫過(guò)程。在烤爐末期，純銅滲透爐底——洗爐（新?tīng)t）。