唐铭 孙缘
吉林吉恩镍业股份有限公司 吉林磐石 132300
{摘要}叙述了卧式吹炼转炉技术在吉恩镍业冶炼厂的应用实践，对炉体的构造，影响炉龄的因素及提高炉龄采取的措施进行了分析和探讨。
{关键词}转炉，工艺叙述，炉体构造，炉龄，耐火材料砌筑：
1、概述：
吉恩镍业股份有限公司始于上世纪70年代，是集采矿、选矿、冶炼、化工于一体的有色金属企业，吉恩镍业1.5万吨冶炼厂生产高冰镍采用富氧吹炼技术40多年的历史，有着丰富的生产技术经验，卧式转炉吹炼工艺是冶炼厂生产高冰镍的最后一道工序，控制系统采用计算机集散控制系统。吹炼车间共有3台卧式转炉，其规格为2700*6000mm，工作转速为0.581rpm，风口角度为0°、单台炉风眼20个、风眼间距为175mm.炉内衬由电熔再结合镁铬砖砌筑而成，从熔炼电炉排放出的低冰镍熔体进入转炉后进行吹炼，吹炼期间加入石英溶剂造渣，加入自产冷料调节炉温等办法进行吹炼反应，最后至吹炼终点产出硫化镍和硫化亚铜的熔合物为髙冰镍。
2、转炉吹炼反应过程：
卧式转炉吹炼反应原理主要是利用炉内冰铜熔体内含金属组成不同，通过溶剂去除橄榄石渣杂质，利用炉内几种重要金属对硫和氧气的亲和力不同，从而对镍进行富集的反应过程，其发生的主要化学反应如下：
2FeS+3O2=2FeO+2SO2
2FeO +SiO2=2FeO·SiO2
6FeO +O2=2Fe3O4
2Ni3S2+7O2=6NiO+4SO2
6NiO+4FeS=2Ni3S2+2Fe2O3
4Cu+ Ni3S2=3Ni+2Cu2S
上诉反应将放出大量的热，为反应进行创造了条件，而留在转炉内的硫化镍Ni3S2和硫化亚铜Cu2S的熔合物，就是我们平常讲的髙冰镍，髙冰镍为液态熔体，主要经镍水淬系统及阳极板浇铸系统生产水淬高冰镍及镍阳极板。
3、转炉炉体构造：
转炉为卧式转炉，主要有炉体，传动系统，送风系统，溶剂供应系统，排烟系统组成，炉体包括炉壳，炉口，炉衬，风口，风管，大圈，齿轮等，其中影响炉龄的主要是炉衬，炉衬主要有碱性耐火材料组成，分为风眼区，端墙，炉口，炉肩，炉底。由于各区域使用的镁铬质耐火材料尺寸不同，导致炉内砌体厚度也存在差异，特别是风口区和端墙区侵蚀严重部位，会选择加厚砌筑。
4、影响转炉炉龄的主要因素：
转炉炉龄与耐火材料质量、炉内耐火材料分布、砌砖技术质量、低冰镍品位、吹炼供风量、操作炉况、溶剂的加入量及冷料加入量等有关直接关系。其中影响最大就是炉内耐火材料的砌筑质量和吹炼操作过程。
4.1我厂转炉砌筑主要以电熔再结合镁砖为主，炉内砌筑方式选择90%错缝的丝杠法进行，根据炉内砖体侵蚀部位的不同进行底部铺设镁质捣打料充填，以确保易受损部位有更好的抗冲刷、侵蚀性能，从而提高转炉炉龄。
4.2低冰镍品位，如果品位太低，送风时间长，石英石溶剂加的过多，产渣量大，对炉衬的冲刷侵蚀较大，但品位主要受矿石品位、原料配比、工艺操作等制约，我厂低冰镍品位一般在27%-30%左右。
5、卧式转炉炉衬受损的原因及采取的措施：
5.1砌筑质量的好坏，直接影响炉衬的寿命，生产初期炉衬整体均为拱胎法砌筑，致使炉内60%左右均为通缝现象，经常性出现砖体抽签、冰铜渗漏等情况发生，致使炉龄大大较低，经后期改进为丝杠法砌筑，大大避免了通缝情况的出现，也避免了砖体抽签等现象。
5.2由于生产前期填料主要以铝铬捣打料为主，致使炉内吹炼过程中常出现冰铜熔体渗漏现象发生，后改为用打炉剩下来的镁砖磨成镁粉后捣打在风眼区、后墙、上下炉口等易损部位，采用镁铬质粉作为炉衬充填料，避免了吹炼过程中漏炉情况的发生。
5.3砌筑质量保证好的前提下，其烘炉过程尤为重要，要想达到理想的冰铜熔体入炉吹炼效果，必须要严格按照烘炉的升温曲线进行操作。以下为我厂根据炉期生产摆布制定的转炉大修后升温曲线：
转炉（大）修后升温曲线
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5.3.1先用木材以37℃/h进行升温，直至升到300℃为止，升温4小时，之后进行恒温12小时，脱除游离水。
5.3.2再以25℃/h进行升温，直至升到450℃为止，升温6小时后，恒温8小时，脱结晶水。
5.3.3加入焦炭之后以33℃/h进行升温8小时, 直至升到650℃为止，脱恒温6小时，脱残余水。
5.3.4再以30℃/h进行升温，升到750℃为止，升温8小时，之后进行恒温8小时。
5.3.5再以16℃/h进行升温，直至升到950℃为止，进行缓慢升温10小时，之后进行恒温12小时，即可进行转炉吹炼，此时炉内温度已经达到1000℃左右，符合进料生产要求，历时烘炉时间为：82小时。
6、卧式转炉炉衬损坏的过程及解决方法：
6.1炉衬初期（前16炉），炉衬受冲刷、侵蚀较轻，主要是由于转炉为间歇式吹炼生产，导致衬砖急冷急热频繁，发生砖体表面剥落情况，炉龄后期（16炉以后）剥落现象减少，主要受大块冷料，冰镍，炉渣冲刷侵蚀较大，特别是风口区和端墙受损较为严重，所以要致使炉龄提高，必须加强风口区和端墙的保护。我厂转炉生产末期一般采用人工镁粉灌风眼区，上下炉口等操作，维护侵蚀严重部位。
6.2转炉吹炼属于间歇式的操作，炉温高达1450℃左右，出镍后空炉壁温度约为800℃，如果长时间炉内不投料生产，温度下降幅度增大，冷热交替变化，会使炉砖龟裂、剥落，炉衬受高温熔渣的化学侵蚀作用严重，尤其是渣线区域特别突出，熔体在外力鼓风作用下必定发生激烈的搅动，在加上转动炉子的影响，更加加快了熔渣对炉砖的侵蚀，所以会常出现穿炉、掉转等现象。所以在选用炉衬砖时必须使用耐火度高、体积密度大、气孔率低、抗渣性好和抗冲刷性高的优质耐火材料，并且砌筑时砖缝要小，表面要横平竖直，发生局部的损毁时，要及时修补。
6.3转炉炉龄在选用优质的耐火材料的同时，主要是严格砌筑方法和系统的转炉操作方式，新砌的小、中、大修的炉砖，必须要经过严格系统的烘烤炉衬，达到指定温度后直接装入冰铜，不加造渣剂（石英）而直接吹炼，这样可以形成大量的三氧化二铁粘附在炉衬表面上，挂渣皮，形成保护膜后才能正常吹炼，如果不这样要个的操作镁铬砖难以抵抗炉渣的强烈侵蚀作用，极易损毁炉衬，并且大大的降低了转炉炉龄。
6.4提高耐火材料质量，改变砌筑方式（整改内容：端墙、炉身、炉口）从而提高炉衬的只用寿命。
6.4.1端墙在未改造之前的设计理念是弧形设计，这样在砌筑周期与加工量上都是非常大的，按照弧形的端墙砌筑一个端墙需要6天时间来完成，这期间加工砖的时间站多数，而改后的端墙设计理念是直墙设计，整体用300㎜、380㎜的标准砖砌筑而成，因为炉体端墙是弧形设计所以在砌筑完直墙后加一层300㎜衬砖竖砌，这样不仅在砌筑周期上与加工砖量上减少了时间，而且加一层衬砖更好的起对端墙保护作用，的从而还避免了闹炉慌的问题，改后对于端墙的砌筑时间是两个端墙用一天时间就可以砌筑完毕。
6.4.2未改进端墙与该后端墙如图所示：
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6.4.3炉身未改造之前的设计理念是整体用一种砖型400×150×93×62，这样的在砌筑后时很难归圆，总会出现错台现象，这样不仅减少了砖的冲刷力并且还会有很多三角缝出现，而改后根据炉身的体积大小计算改为用两种砖型砌筑，这样不仅在砌筑后炉身归圆并且没有三角缝合错台现象出现，同时更好的增强了砖的抗冲刷力作用，也减少了在生产过程中人工用镁粉捣打料灌炉的次数。
6.4.4炉身未改前砖型与改后砖型如图所示：
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6.4.5严格控制石英加入量和加入速度，减少炉温的波动。分批加入冷料，防止熔池温度过高，同时经常观察炉衬侵蚀的情况，及时采取灌镁粉和挖补措施，防止漏炉事故的发生。
6.4.6电炉加料操作，合理的加入溶剂，增加电炉熔体的流动性，是渣镍分离更好，同时提高澳炉的低冰镍品位，品位相对提高，可以减少转炉渣量和石英的加入量，减少炉衬的侵蚀。
7、结束语：
综上所述，影响转炉炉龄的主要因素为炉内物料冲刷，炉渣、熔体对炉衬的化学侵蚀以及间歇式操作带来温差变化对炉衬造成的损坏。并且，砌炉衬质量、烘炉操作及工艺操作是否合理等也都将对转炉炉龄和炉衬寿命产生巨大的影响。
为了提高转炉的炉龄和炉衬寿命，我们要合理选择炉衬耐火材料的质量，生产中加强炉体砌筑质量，提升平时炉衬维护工作，不断采取技术改进，不断提高冶炼操作水平，从而有效的达到延长转炉炉龄。