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硅锰冶炼炉温对指标的影响及锰收率的优化【高碳锰铁】

二氧化硅是较难还原的氧化物高碳锰铁,它的还原程度与还原剂用量、特别是炉缸温度有关。因此,冶炼含硅量较高的锰硅合金除了要适当增加焦炭量外,关键是设法提高炉缸温度。在连续式操作冶炼过程中,炉渣的熔点对炉温有很大影响。冶炼锰硅合金时,炉渣中的 二氧化硅和氧化锰在1240℃形成低熔点的硅酸锰,而从硅酸锰(MnSiO3)中还原得到含硅17%的合金液的开始还原温度是1490℃,因此冶炼含硅较高的锰硅合金的主要困难也是炉温问题。

由于炉内的冶炼过程是连续进行的,出炉时熔池熔液在上层炉料的重压下,几乎全部被挤出炉外,低密度的碳化硅等高熔点物质直接接触并凝结在炉底上,增高了炉缸的位置,缩小了反应区面积,部分熔化但还没有来得及充分还原的炉料也被排出炉外。这可从出炉间隔较短的锰硅合金炉渣渣锰 量较高得到证实。

当炉眼堵实后,新的一炉开始的初期,炉内由于缺少液相熔液的帮助,不能够通过液相熔液把电极脚下的电热能及时传递开,传递到整个炉膛熔池界面,以至由于反应区狭小,形成局部的超高温,使锰元素过量挥发而损失。稳定和提高反应区面积的措施有:

1、提高炉体内衬的蓄热能力。锰硅合金电炉内衬采用碳质材料制作,其导热、蓄热性能良好,由于蓄热量和砖体体积成正比,通常选择2-3倍于炉墙内衬厚度的炉底碳质内衬,以尽量减小出炉前后炉缸温度的波动范围。

2、延长出炉时间间隔。在堵眼后的 1小时内,液相熔液量明显不足,不能适应平衡炉膛单位面积电热分布的需要,反应区的面积不够;随着冶炼时间的延续,熔池逐渐加深,反应区的 锰--硅相还原反应趋近于合理,若能长期保持即可以取得理想的技术经济指标;然而,由于受炉前设备容量的限制,必须按规定要求定时出炉,以避免不必要的炉前事故。在炉前设备容量允许的前提下,有意识地降低产品冶炼的渣铁比,延长出炉时间间隔,在许多铁合金厂已经明显地改善了产品的技术经济指标。

3、采用留渣或留铁操作法。留渣法冶炼是日本首先提出来的,它利用炉渣电阻热代替常规法的电弧热,高碳锰铁价格使炉内形成广泛的反应区,以此提高电炉的生产能力、降低冶炼电耗。留渣或留铁操作法的优点是:在熔池中的能量转换率稳定。 放出的液体的温度稳定。扩大了反应区,逸出气体分布均匀,热利用率高。

4、减少热停炉次数。经常地热停炉,对电极在炉料中的插入深度影响极大,生产中宁愿一次停炉30分钟,也不愿分两次停炉20分钟。频繁地升吊电极对炉况维护不利,经常停炉势必造成高温区上移,炉底温度降低。

5、锰矿石的品位和粒度对炉温也有一定影响。矿石含锰量越高,渣铁比就越低,可以相应地延长出炉时间,均匀并提高炉温。如果矿石粒度合适,粉末率低,则炉料透气性良好,整个炉口均匀冒火、下沉,炉料预热效果好,带入下部反应区的显热较多,生产技术指标较好;如果矿石粒度较大,则熔化速度减慢,成渣温度提高,有助于提高炉温,但是塌料现象会有所增加。

6、提高合金含硅量,需要有合适的炉渣成分,炉渣成分是影响炉况及各项技术经济指标的重要因素。冶炼锰硅合金所用的原材料不是固定不变的,原料成分稍有变化,炉渣成分也随之改变。实践经验表明,炉渣碱度控制在0.6-0.8是合适的,此时合金含硅量较高,渣中含锰量在6%左右。如果炉渣含有 5-7%的MgO将大大改善炉渣的流动性,有利于炉温的提高,促进硅的还原。

二、锰收率的优化

锰的回收率是生产锰硅合金的一项重要指标。提高锰的回收率就是要减少进入炉渣和随同炉气逸出的锰。炉渣中锰含量与炉渣碱度有关,炉渣碱度越高,其锰含量也就越低。但是这并不是结论。因为随着炉渣碱度的增高,渣量相应增大,虽然渣中锰的百分比下降,炉渣中总的跑锰量却不一定下降。实践经验认为,当碱度由0.2 增大到0.7-0.8时,高碳锰铁锰的回收率随着碱度的增加而提高,当碱度进一步提高时,锰的回收率反而降低。

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