传统式铜阳极炉砌筑及阳极火法精炼厂建设中的若干问题（续）

□文/刘树景 朱文峰山东金升有色金属集团有限公司

传统式铜阳极炉砌筑及阳极火法精炼厂建设中的若干问题（续）

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

□文/刘树景 朱文峰
山东金升有色金属集团有限公司

在再生金属行业中，铜物料再生为电铜的主要流程是：

铜物料（挑选、打包）→阳极炉→阳极板→电解精炼→电铜

我国使用传统式阳极炉进行铜的火法精炼，生产铜阳极板的工厂占有相当大的比重。因此，对该种类型的工厂（车间）建设中的问题进行深入的探讨尤为必要。在今年9月南昌举办的中国再生铜产业链发展论坛上，《资源再生》杂志曾邀请山东金生有色金属集团有限公司的刘树景高级工程师来赣讲学，因项目建设正在紧张运行之中而未能成行，本期“俱乐部”栏目分两期刊发他的讲课大纲以供读者讨论。

（上接2011年 第九期 第57页）

六、烟气净化及通风除尘设备的选择

阳极炉热平衡计算表明，燃料燃烧产生的热量60%以上由烟气带走，致使阳极炉烟气量大、温度高。由于阳极炉为周期作业使得各阶段烟气量有非常大的波动，因处理原料的不同，导致产生烟气中杂质变化非常复杂。

由于阳极炉烟气具有复杂的理化特性，因此，从阳极炉烟气中获取二次能源、净化工艺烟气已经成为有色科技人员必须研究的重大课题。

1. 工艺烟气净化系统

余热锅炉流程：余热锅炉可将高达1 300℃的出炉烟气降温至300℃~400℃，产出饱和蒸汽，同时捕集大量烟尘。目前，国内典型的余热锅炉净化烟气流程如下：

出炉烟气-余热锅炉-表冷器-布袋收尘-烟囱排空

出炉烟气-余热锅炉-助燃空气的热风换热器-布袋收尘-烟囱排空

但“余热锅炉净化烟气流程”在传统式阳极炉生产中所占的比重并不大，主要是因为该流程并不完善，存在着如下问题：余热锅炉一次性投资巨大；余热锅炉可以产饱和蒸汽，但阳极炉的综合能源能耗并不一定更低；该流程的生产工艺并不稳定，如余热锅与阳极炉的烟道接口、余热锅炉前部、隔墙以及顶盖有短期生产就烧损的现象。

选择余热锅炉流程可以采取的措施：余热锅炉与阳极炉的连接通常在架空6.00米处,不设置烟道闸板，致使余热锅炉与阳极炉之间的温度梯度很小，这是造成综合能源消耗高的主要原因。若将阳极炉烟道落地，设置烟道闸板，可使阳极炉的直接能源消耗降至最低，虽然产生的饱和蒸汽量要减少，但可以保证综合能耗降低。在实施上述措施后，可以减小余热锅炉产能，降低固定资产一次性投入，解决余热锅炉短期使用就烧损的问题。合理的进行阳极炉的二次能源利用，是再生有色金属行业要走的一条必由之路。

2. 喷雾冷却器流程

以压缩空气为动力，冷却水以雾状与高温含尘烟气混合，是喷雾冷却器的原理。该设备是一种高效、快速的冷却设备，设备阻力仅为300Pa。自动化技术的应用，可以控制烟气的温度，满足布袋收尘器的要求。有国内阳极炉厂家已应用该技术，也有厂家准备采用。笔者认为，喷雾冷却器与电收尘器联合流程优势最为明显。

3. 烟道设置水冷排管

烟道设置水冷排管和一些辅助手段相配合使烟气降温，再经布袋收尘器，形成最简易的烟道水冷排管流程。该流程的特点是：水加热后，可送至蒸汽锅炉，有一定的节能效果；简单易行，适用于老厂改造。

4. 冲击式水浴收尘器

该流程集降温、收尘为一体，适合于环保要求十分严的二、三类地区。阳极炉用冲击式水浴收尘器与锅炉用同类产品有重要的两点区别：其一，烟道为钢制水套；其二，循环水量大。其最大弱点是污水难处理。综上所述，阳极炉工艺烟气净化的各种流程种类繁多，但均不成熟。

5. 炉口通风除尘

炉口通风除尘可直接选用布袋收尘器。野风阀的设置必不可少，这一设置阳极炉行业中应用的较为统一，只是烟罩布置应更加完美。

七、阳极炉主生产厂区

阳极炉主生产厂区占地面积（以2台100吨为例）应大于或等于10 000m2。

八、生产厂房

阳极炉主生产厂房与铸型副厂房最好分为两跨布置，见平面配置图（图1）和立面图（图2）。

厂房的结构形式：

方案之一： 全部钢构，造价约为800±元/m2，特点是价格较低；不利之处在于：房盖易腐蚀，难以维修。

方案之二：砼尾面板，造价约为1 300±元/m2；不利之处是价格较贵，优点是房盖不腐蚀，免维修。笔者建议，在有条件的情况下，应选择方案之二。

九、阳极炉的砌筑

（以100吨天然气阳极炉为例，图3）

1.阳极炉最佳的工艺孔布置（涉及至平面布置）：炉头双烧头孔；炉尾设置扒渣口；炉子正面设置双炉门；全部处理冷料：设置两个加料门。

如果是冷热料各半：可设置一个加料门、一个倒热态铜的门；炉子后面设置一个出铜口（对应单圆盘铸型机），或两个出铜口（对应双圆盘铸型机）。

2. 炉子的标高根据整体立面图设置。

3. 炉子的总重量按500吨考虑（土建基础条件）。

4. 炉子几何尺寸的选择原则

（1）床面积≥20m20m22。

（2）长宽比：粉煤炉长宽比最大，接下来依次是重油炉长宽比、天然气炉长宽比、煤气炉长宽比。

图1 阳极炉平面配置图

图2 阳极炉立面图

（3）炉膛高度：在能够顺利加料的前提下，炉膛高度越低越好。加料炉口上部的三角水套拱梁最大的优势是可将炉膛高度控制得较低。

图3 100吨天然气阳极炉砌体图

（4）熔池深度：原料的化学质量较好可适当的加深熔池。

（5）烟气出口面积：该面积可选0.7±m2，若选择了炉尾扒渣，取烟气出口宽比高略大一些。

（6）直升烟道断面积：该面积可选≥1m2。

（7）各种不同燃料的阳极炉火桥长度由大到小排序为：粉煤炉火桥、重油炉火桥、天然气炉火桥、煤气炉火桥。

5. 阳极炉的砖体结构

（1）炉底花垛高度可为55层砖：5×67=335mm；砖垛面积≥1/3；通风面积≤2/3。

（2）炉底的厚度组成（由下至上）可为：铸铁板40mm；石棉板10mm；粘土砖5层 5×67=335mm；捣打料65mm;炉底镁铬反拱砖 460mm，合计厚度：910mm。

注：镁铬反拱砖可选特异形砖：460×150×75/82(立)。

（33）炉墙

炉墙的厚度组成（由外至内）可为：铸铁板 40mm,石棉板 10mm,粘土砖 230mm,镁质砖内衬 450~460mm，墙体的总厚度740mm。渣线镁质砖内衬可选高档镁铬砖砌筑3层。

（4）烟道小施：可选双层旋砖砌筑，以增加其强度。

（5）加料门旋砖：若加料门不采用三角水套梁，可选卧式旋砖：460×250×70/80（卧）进行砌筑，以增加其强度。

（6）烧孔φ300mmm 22个：可选230×115×35/65（立）环砌，此结构强度非常高，造价低。

（7）炉顶（单位：mm ） ：炉顶施砖：380×150×70/80（立、单眼）；配砖：460×150×75(双眼)(每环约6块)；100吨阳极炉不必吊挂炉顶,但每块砖之间必须插入连接铁钉。

（8）出炉烟道

出炉烟道有必要加厚,逐步减厚度至230mm。当考虑到余热回收时,可将烟道外皮砌筑轻质粘土砖,其厚度可为115mm。烟道拱脚后面可将轻质砖改为粘土砖。

6. 炉子的主钢架结构

炉底铸铁板：厚度可选40mm；炉子主柱：靠近工艺口门，承受较高温度的立柱需要设置为水冷立柱。100吨阳极炉的立柱高度模数可确定为4 500mm，加料门两侧的水冷立柱直接制成5 500mm，以安置加料炉门。拉筋：圆钢φ56mm，螺纹M54，接头可为螺纹连接。

铸铁炉墙板：厚度模数40mm，尺寸较大的板设置加强筋。加料门下部的炉墙可制防加料机撞击的挡铁。

工艺孔门的水冷保护：加料门、扒渣门需设置水冷保护套，炉门也需水冷。

烧火孔也可设置水冷保护套及水冷活动挡板。炉子可设置φ200mm横梁支撑环保除尘烟罩，取消烟罩支撑立柱。烤炉的时间通常为15昼夜；低温段水汽蒸发（800℃）；必须有严格的恒温过程。在烤炉末期，纯铜渗透炉底——洗炉（新炉）。