闪速炉结构设计与实践

　　有色冶金设计与研究闪速炉结构设计与实践张干（南昌有色冶金设计研究院南昌330002）（）根据闪速炉结构特点、炉内工况，阐述了冷却元件的安装、耐火材料的选用设计与实践。

　　〔）反应塔沉淀池上升烟道水冷元件铜水套：TF063：B文章编号：1004-4345（2002）03-0013-03闪速炉是有色冶炼厂的主要设备，具有燃耗低、生产能力大，脱硫率高，有利于烟气回收治理等特点，是环保型冶炼设备。铜（镍）精矿通过精矿喷嘴进人反应塔内，在几秒钟内完成冶炼反应，反应产物落人沉淀池，进行澄清分离，产出高品位铜锍（冰铜）。

　　自1949年芬兰奥托昆普公司首先将闪速熔炼技术应用于有色冶炼以来，世界上已有许多国家采用这种闪速熔炼技术。目前国内已有3座投人生产的闪速炉，并在结构以及熔炼技术上不断改进，其结构形式见，：闪速炉筒体结构此外，闪速熔炼还具有自动化程度高，可实现在线控制，炉体使用寿命长等——系列优点。根据国内某厂闪速炉的运行情况，至今已使用1（）年，大修时仍有收稿H期：2002-08-29 40%以上的耐火材料内衬完好、闪速熔炼的另一个优点是，烟气SO，浓度高，尾气可制酸，不仅可得到硫酸副产品，提高经济效益，同时保护了环境，治理f污染，2炉内水冷元件的布置闪速炉能有很长的使用寿命，其关键的原因是加强r内衬的冷却。闪速炉水冷元件的布置是根据炉型结构而确定的，如所示。根据炉型结构特点的不同，反应塔、沉淀池、上升烟道三部分的冷却元件的结构、布置方式、冷却强度都各不相同。

　　1-上升烟道；2-沉淀池顶；3-沉淀池；水冷元件i要布置在反应塔顶部、塔体、沉淀池侧墙、端墙顶部、渣线、上升烟道顶部及连接部等部位。

　　由于每个部位的结构形式不同，所受冲刷、浸蚀程度不有色冶金设计与研究反应塔水冷件示意1*H型梁；2*铜水管；3―铜板水套；部，不直接受物料气流的冲刷，为了保证塔体整体的寿命一致，通常采用几圈H型梁以增加塔顶的结构强度，近年来，在国内某冶炼厂闪速炉大修改造中，由于采用富氧熔炼，精矿喷嘴改为中央分配式，使反应塔内的高温区上移，提高r塔顶温度，缩短了塔上部低温区。从而更加突出了塔顶水冷元件的作用和设置的必要性。

　　塔下连接部，由于塔体是吊挂结构形式，下部施工难度大，不易用耐火砖砌筑，多采用铜管作骨架，利用不定形耐火材料捣制而成，高度一般在1000~ 1800mm之间，如所示。近几年一些大型铜冶炼厂考虑到塔下与沉淀池连接处的损耗情况，增加水平铜水套与倒F型水套组合形式，以提高连接部位的寿命和减少连接部的维修工作量。

　　同。所以，采用的冷却方式、布置位置也有所不同。

　　2.1反应塔反应塔是物料快速反应的关键部位，物料在熔炼过程中的化学反应主要是在反应塔内进行。反应塔分为钢结构吊塔、塔顶、塔体、塔下连接部。水冷元件固定在塔体内，整个布置是根据塔体内气流冲刷和物料浸蚀情况而定。损耗*严重的部位是塔体中部和下部连接部，因为炉料从反应塔顶部精矿喷嘴喷出后，直接冲刷塔体中部和塔下连接部，由于物料的快速反应，造成这个区域温度升篼，一般在1300~1 400T.耐火砖在这一温度下抗冲刷、耐浸蚀能力较弱，耐火砖损耗严重。因此，在这个区域内根据塔体高度一般要布置7~9层水平铜水套，以保证塔体在这种条件下的正常工作（见）。

　　反应塔上部及顶部温度一般低于反应塔中下2.2沉淀池沉淀池是进一步完成造渣反应并对熔体进行沉淀分离的熔池。沉淀池由外部钢结构、水套、耐火材料构成。耐火砖受热后*容易变形、脱落，特别是顶部和渣线区。

　　顶部是气流区，温度一般都在300*以上，采用正常吊顶结构，耐火砖很容易受热变形。自从采用H型配合耐火砖的结构形式，炉顶耐火砖的使用寿命可达8年以上。根据国内某厂闪速炉水冷梁结构沉淀池炉顶的使用结果，在10年后的大修时，检查结构发现基本完好。当然，对水冷梁的结构、布置要求也是非常严格的，其结构、布置见所示c图S沉淀池顶水冷梁示意1一H型梁；2―铜水管；3―耐火材料；4*隔板这种结构形式的水冷梁断面系数较大，由于H型梁下部采用不定形耐火材料捣制，内部埋有数根带有翅片的铜管，冷却水不断通过铜管，上部采用明水通过，降低H型梁底部的不定形耐火材料和两侧拱顶砖表面温度，这种结构冷却效果*佳，对抗冲刷、耐浸蚀、抗脱落性能有显著提高，也是当今闪速炉沉淀池顶采用*广泛的一种：渣线区位于沉淀池内金属液面以上，（如所示）这部位耐火材料浸蚀*为严重。为f降低渣线区闪速炉结构设计与实践耐火砖表面温度，增强抗熔渣浸蚀能力，在渣线区采用一层水平铜水套和倾斜铜水套，这种布置使用数年，大修后发现，靠铜水套附近的砖损耗较小，如U）所示。

　　沉淀池铜水套布置I一水平水S；2―铜水管；3―斜水套根据（a）现象，我们在为国内某铜冶炼厂的闪速炉大修改造设计时，在渣线区采用两层水平铜水套和层倾斜铜水套，其布置如（b）所示i经几个月生产运行实践证明，大修改造是成功的2.3上升烟道上升烟道是闪速炉与废热锅炉相连接的部位。

　　是闪速炉烟气汇集排放的通道，由于不直接受熔体的冲刷、浸蚀，在耐火材料选择上普遍低于沉淀池和反应塔。但是，由于闪速炉是负压操作，烟气流动速度对顶部耐火砖和连接部以及出渣a区都有一定的冲刷，为r保证使用寿命的一致性，在上升烟道顶部采用r水平h型水冷梁，其布置同沉淀池顶部，连接部、出渣a均采用铜水套结构。

　　上升烟道受冲刷*严重的部位就是连接部，*初为悬吊内埋铜管结构形式，由f寿命短、维修困难，目前国内有的冶炼厂已改为垂直沉淀池的倒F型铜水套镶耐火砖的结构形式，如所示。这种耐火砖是经过专门加工、烧制而成，与耐火浇注料相比，更具有抗冲刷、耐腐蚀的性能，加上铜水套冷却，这种结构形式是冷却铜管为骨架浇注不定形耐火材料结构形式无法相比的，而且施工、维修方便。

　　3结束语综上所述、由于闪速炉的反应过程和炉子结构上的特殊性，使其每个部位水冷元件的布置及耐火材料的选用，直接影响到炉子寿命。因此，在闪速炉设计时，必须结合冶炼工艺条件、炉内热工状况和物料的反应以及其它条件，合理地选用各部位的耐火材料、冷却元件的结构型式、布置方式，以及冷却元件的冷却强度等，