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硅锰合金​硅锰冶炼低渣比的意义及冶炼的工艺措施

一、硅锰合金低渣比的意义:2004年底,国家发展和改革委员会颁布了‘铁合金行业准入条件’,并要求自2005年1月1日起实施。其中对铁合金产品单位冶炼电耗作了明确要求,硅锰合金冶炼电耗不能高于4200kwh/t。降低电耗的根本出路是采用低渣比冶炼工艺,以此减少硅锰合金冶炼过程中,由炉渣和炉气带走的能量。提高主元素还原的富集度:提高电热效率,更多的热能将作用到主元素的还原趋向,减少渣热损,进而降低单位电耗。提高电炉的生产效率。

二、具体冶炼工艺措施:主要从矿热炉极极新园功率密度、配矿原则和炉前操作三方面为技术要点进行生产。

1、提高入炉的有功功率:矿热炉内生成硅锰合金的冶金反应,一般可简单表示:

            (MnO)+C=(Mn)+CO                          (1)

                   △G=268 990-183.5T       (J)

               (SiO2)+2C=(Si)+2CO                           (2)

                  △G=689 860-361.38T      (J)

显然,提高反应温度才能促使渣中MnO和SiO2大程度还原入合金,同时SiO2比MnO要求更高的还原温度。由于硅锰合金冶炼属于有渣法冶炼,必然涉及炉渣碱度对硅锰合金在渣合金熔体中的分配平衡问题,即:

           2(MnO)+(Si)=(SiO2)+2(Mn)        

硅锰合金研究表明:1400—1500℃内,渣的碱度与表现平衡常数Kb之间的关系,其结果如下:

               LgKb=1.575B0.893+0.88(4)

式中,Kb=(%Mn)2*(%SiO2)/(%Si)*(%Mn)2

           B=(CaO+%MgO)/%SiO2

以上可知,随着终碱渣度的提高,Kb增大,渣中MnO浓度下降。但终渣中MnO含量的高低不能完全反映Mn回收率的高低,因为终渣碱度是由于炉料配入的溶剂量(白云石)和渣中SiO2还原程度决定的。通过增加炉料中的CaO、MgO配入量来提高炉渣碱度,虽然终渣中MnO含量降低,但由于渣量增大,锰的实际回收率并不高,相反还限制了SiO2的还原反应。因此,只有通过提高Si的回收率,使终渣碱度提高,才能提高Mn的回收率,从而减少炉料中的溶剂配入量,达到低渣比冶炼的目的。各硅锰冶炼企业SiO2的还原率相差很大,低的只有24%,高的可到60%。产生差异的根本原因是矿热炉设备参数和电气操作制度的不同造成炉内熔池反应区的温度差别较大。从硅锰合金冶炼的能量平衡角度来讲,能否满足入炉有效功率的要求,是能否实现低渣比操作的关键。目前,国内长期生产硅锰合金的厂家均注意到硅锰合金电炉极心园视在功率密度大小的问题,但未取得一致意见。实际上,极心园视在功率密度并不能完全反映入炉有效功率密度的大小。这是因为,一,有功功率的大小与设备运行状况的功率因数有关;第二,极心园相同,电极直径不同,炉内熔池反应区的面积会有所不同。因此,笔者认为采用极区有功功率密度的概念衡量矿热炉运行条件下的入炉能量强度较为合理。国内数台硅锰矿热炉实测数据表明,低渣比冶炼硅锰合金的极心区有功功率密度均在950KW/㎡以上,硅锰合金生产高硅硅锰合金则要求更高。所以为了确保低渣比冶炼工艺的高炉温是基本要求。

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