反應塔是閃速爐的主要組成部分，其結構設計與砌築質量的優劣，對閃速爐的運行效率至關重要。本文對閃速爐反應塔的主要結構、水套布置以及耐火材料砌築等方面進行了研究，有利於閃速爐在今後的生產過程中長周期穩定運行。
1、反應塔的結構
閃速爐的物理及化學反應過程主要在反應塔中進行，由塔頂、塔身和框架組成。精礦噴嘴布置在塔頂中心位置，並支承在塔上部鋼架梁上。塔頂由375mm厚的鎂鉻磚砌成，為吊掛平頂形式。塔身為圓筒狀，外殼由30~50mm厚的鋼板焊接而成。為了監測反應塔襯磚的損壞情況，在反應塔壁第一層至第七層每層設有4個熱電偶測溫點，共計28個，熱電偶頭部貼在鎂鉻磚外表面。
⑴反應塔塔身的組成。
塔身由耐火材料、銅水套、鋼殼、鋼板法蘭組成。鋼殼分上部筒體和中部筒體。上部筒體由於是塔支架的著力點，並且承受的力量較大，因此殼體厚度較厚，中部筒體由許多小段筒體組成，各部分通過螺栓連接，把重量傳遞給塔支架，整個塔身可以自由向下膨脹。原來反應塔設計塔身布置的水套間距較大，層數較小，並且在耐火磚與殼體之間設置冷卻銅管，由於爐內煙氣中含有SO2，煙氣通過磚縫接觸冷卻銅管易產生低溫腐蝕，造成側壁銅管漏水。隨著生產規模的不斷擴大，反應塔容積熱負荷也不斷地增加，為了提高耐火磚的使用壽命，本次反應塔水平水套設計層數為16層，由於反應塔下部衝刷較上部嚴重，因此下部水平水套的間距比上部水平水套的要小，見圖1。
圖1反應塔塔身局部圖
反應塔連接部是反應塔體與沉澱池頂連接的部分，本次設計採用鋸齒形水套，該水套結構更加合理，同時有三個優點:一是有效保護了耐火材料;二是增加高度，方便水管的連接;三是水管同軸，此結構使得直接進入最高熱負荷區的冷卻水流速大，熱量散失快，並且在熱負荷區域無堵頭，能進一步防止漏水。
⑵反應塔框架的選擇。
反應塔框架是承擔反應塔全重的受力構件，框架由鋼板焊成的Ⅰ形斷面的梁柱構成。反應塔為吊掛結構，通過8點吊掛，由板式吊件、鋼銷將全部反應塔筒體、耐火材料襯磚、冷卻銅水套、設備運行後產生的粘結物和精礦噴嘴等部件的載荷吊掛，並將所有載荷傳送到反應塔框架上，吊件、法蘭及螺栓均為重要受力構件;框架由4根立柱支撐，立柱底部用插入螺栓連接方式與基礎底座相連接。閃速爐反應塔結構見圖2。
圖2閃速爐反應塔結構圖
2、反應塔水套分布情況
閃速爐採用富氧熔煉，反應塔的熱強度在1294MJ/m3·h左右，煙氣溫度在1300~1400℃，由於閃速爐工況較為苛刻，反應塔是銅精礦反應的主要區域，反應塔整體結構中經常受高熱流的衝擊，爐襯須同時承受強烈的高溫氣流衝刷、爐料的磨損及爐渣的侵蝕。強化冶煉時爐料結構的變化及操作的不穩定等引起反覆熱衝擊、擠壓、磨損、化學侵蝕。這一系列狀況都會加速耐材的侵蝕和冷卻設備的損壞，嚴重時導致閃速爐停爐檢修，直接降低了閃速爐的產量和壽命。通用的解決方法是對這些部位設置冷卻裝置，加強對它們的保護，以此來維持爐體長期穩定連續作業，最佳的方式是在耐火材料與閃速爐殼體間埋設冷卻水水套。
⑴冷卻方式。
銅冶煉技術提升改造工程閃速爐反應塔採用埋管式銅冷卻水套，它可以緩解耐火材料的高熱流衝擊。它不僅本身能夠抵抗高溫、機械化衝刷以及化學腐蝕，更為重要的是，由於它的冷卻作用保護了覆蓋在其周身的耐火材料，延長使用壽命，從而確保生產高效連續進行。
埋管式銅冷卻水套採用的是整根銅管或者合金管彎製成型作為冷卻水通道，預埋管直接穿出冷卻水套相接於爐殼外冷卻水循環系統的水管，不需要堵頭更不用焊接，不會存在漏水這一重大隱患，安全可靠。預埋的水管採用圓弧彎制，預埋管內壁光滑，冷卻水的運行阻力小、散熱強度大是埋管式銅冷卻水套最大的特點。
⑵銅水套要求。
埋管式銅冷卻水套鑄件要求含銅量大於99.7%;銅管採用T2中等硬度管，Cu+Ag≥99.9%。水套的非加工面應打磨清潔平整，曲面應連續光滑。水套上下兩面、內端面1~3mm氣孔不大於3個，銅管與澆鑄銅結合緊密度在97%以上，對水套進行過水量試驗、過球試驗、水壓試驗、氣密性試驗、r射線檢驗等性能檢測，嚴格把控水套的質量，保障反應塔的穩定運行。
銅冶煉技術提升改造工程反應塔水套共有四種，分別為:點檢孔水套、水平水套1、水平水套2、鋸齒形水套。
銅冶煉技術提升改造工程閃速爐反應塔水套整體圖見圖3。
圖3閃速爐反應塔水套整體圖
銅冶煉技術提升改造工程反應塔水套分布情況如下:①反應塔與沉澱池連接部是鋸齒形水套一層，共42塊;②鋸齒形水套上部是一層水平水套1，共42塊;③反應塔上部是15層水平水套2，每層20塊，共300塊;④爐頂有2個點檢孔水套。
水套詳圖見圖4。
圖4閃速爐反應塔水套局部圖
3、反應塔耐火材料的砌築
根據閃速爐的特性，銅精礦的化學反應主要在反應塔中進行。最高溫度可以達1300~1400℃，快速反應的高溫爐料在幾秒鐘內快速到達沉澱池，部分熔體沿著反應塔內壁流下，這些混合物料和高溫氣流直接衝刷爐壁。這種衝刷和物料的侵蝕直接影響到耐火磚的使用壽命。由於反應塔體吊裝在沉澱池上部，耐火磚砌築在兩水平水套之間，更換極不方便，所以反應塔的砌築至關重要，砌築時由下向上逐層進行。
銅冶煉技術提升項目閃速爐反應塔選擇耐火材料見表1。
4、反應塔的砌築要點
反應塔下部與沉澱池連接的部位為三角區，是閃速爐氣流衝刷和溫度較高的部位，在反應塔最底端安裝鋸齒形的水套，鋸齒形水套面朝爐內，用鎂鉻磚成環形砌築在鋸齒形水套的齒縫裡。在鋸齒形的水套最底端事先支好模板，用澆注料保護水套下端，不定型搗打料搗打在磚與磚之間的水套前面的縫隙中，鎂鉻磚砌築時要緊靠水套。詳見圖5。
圖5鋼模示意圖
表1閃速爐反應塔選擇耐火材料表
鋸齒形水套上面有16圈水平水套，用以冷卻反應塔內襯。下方8層水平水套之間砌築兩層鎂鉻磚(磚型為ZIJ-FRS2)，上方8層水平水套之間砌築三層鎂鉻磚(頂層磚型為ZIJ-FRS1，下面兩層磚型為ZIJ-FRS2)。鋸齒形水套內部砌築10層鎂鉻磚(磚型為ZIJ-FRST1/2/3/4/5)。為保證磚與磚之間更密實，要在現場加工一至兩塊磚，同時耐火磚必須與殼體貼實，在最上層磚與反應塔頂之間，用PYROFI-BER1430來填充剩餘的縫隙。反應塔塔體砌築見圖6。
圖6反應塔塔體砌築示意圖
反應塔頂設計成平頂，由吊掛磚組成，這些吊掛磚吊掛在框架鋼結構的格柵上，採用鎖型吊掛磚，磚長為375mm。除了頂部中心用於安裝中央噴嘴外，頂部其他區域均採用懸掛磚的方式砌築，沿反應塔頂的周圍安裝13mm厚的矽酸鋁纖維板作為保溫材料，吊掛磚和纖維板之間的縫隙用PERCHROMITFB搗打填充。反應塔頂倒掛磚砌築見圖7。
5、反應塔砌築注意事項
⑴連接部及塔壁耐火磚與圓弧要一致，為了使放射縫與半徑吻合，現場可加工1~2塊磚調整。灰縫<1.5mm、錯牙<3mm。
圖7反應塔頂倒掛磚砌築示意圖
⑵鋸齒水套和塔壁等處的澆注料，嚴格按要求拌制，施工時壓實抹平。
⑶塔壁法蘭如有變形可加工磚調整，加工面要求平整、三角縫<2mm。
⑷連接部耐火磚緊貼銅冷卻水套，要有良好的接觸。
⑸反應塔筒體16層環形水套砌築耐火材料時膨脹縫預留為1/2/2，鋸齒形水套砌築耐火材料時膨脹縫預留為1/1/2，砌築時要注意耐火泥漿不能用在膨脹縫裡。
⑹使用火泥時需要注意:在磚與磚之間、磚與鋼板之間以及磚與水套之間不可以留有未覆蓋到的地方，以確保水套始終保持有最好的熱傳導性能。