高炉冶炼对锰矿的要求(硅锰合金矿热炉工艺) 锰硅合金生产中锰矿在炉内的最佳搭配王庆刚(遵义铁合金有限责任公司:遵义& nbsp563004) OPTI锰矿石最大比例用于生产硅铁锰王庆刚(遵义铁合金有限责任公司，遵义563004)& nbsp；& nbsp& nbsp摘要& nbsp& nbsp通过分析以往配矿思路的不足，介绍了炉料锰含量的概念和配矿思路，补充和推导了部分相关参数，简要论述了合理配矿和最佳配比的目的和效果的应用方法和步骤。& nbsp& nbsp& nbsp关键词& nbsp锰矿、配矿、锰铁-硅& nbsp& nbsp& nbsp1.前言:& nbsp& nbsp锰矿的选择和搭配是锰硅合金工艺操作的关键环节，是提高生产技术指标的重要措施。 针对我国锰矿品位低、化学成分差异大的现状，合理利用锰矿，充分利用锰矿资源是生产科技人员讨论和研究的重点。 & nbsp& nbsp& nbsp在锰硅合金冶炼中，合理的炉内配矿不仅可以获得高质量的产品，而且可以使炉况活跃顺行，提高产量、能耗等技术经济指标，降低原料成本，获得良好的经济效益，充分利用锰矿资源。 & nbsp& nbsp& nbsp近年来，我们在锰硅合金的配矿方面也做了一些探讨和尝试。通过对一些配矿参数的补充、推导和应用，基本上找到了合理配矿的有效途径，取得了良好的效果。 & nbsp& nbsp& nbsp2.提出问题& nbsp& nbsp& nbsp长期以来，评价锰硅合金炉料锰矿优劣并与之匹配的思路类似于冶炼高碳锰铁，即严格控制炉料的锰铁比和磷锰比，以满足精炼产品的质量要求。 在合理配矿提高产量的技术经济指标上，我们基本遵循矿石含锰量高导致技术经济指标好的思路，非常注重提高入炉锰矿品位。反之，对矿石中所含的炉渣成分(SiO2、Al2O3、CaO、MgO)考虑较少或仅定性而不定量，必然导致以下问题:& nbsp& nbsp(1)当装入的矿石中锰含量高，但矿石中二氧化硅含量低时，为了满足产品硅含量的质量要求或工艺规定，必须加入更多的二氧化硅。 & nbsp& nbsp& nbsp(2)入炉矿石中锰含量高，但造渣料含量不理想。加入较多的熔剂(白云石)和上述脉石等辅助原料，不仅会改变炉内反应的热力学条件，还会增加渣量或渣比，导致冶炼单位电耗增加，不利于指标的提高。 & nbsp& nbsp& nbsp(3)追求矿石的锰品位，忽视了矿石中所含的冶炼锰硅合金的有用成分，导致部分锰矿锰品位低，没有利用适合冶炼该品种的综合成分，浪费了锰资源。 & nbsp& nbsp& nbsp3.锰矿在炉内的合理搭配& nbsp& nbsp& nbsp从以上分析可以看出，以矿石中含锰量高的锰矿作为锰硅合金来评价其优劣，追求配矿时的锰含量，是不全面、不合理、不科学的。 要达到锰硅合金合理配入锰矿的目的，除了重视锰矿这一重要品位指标外，更重要的是建立以炉料含锰量为指标的锰矿评价配矿，分析预测其经济效果，确定最佳配矿思路。 & nbsp& nbsp& nbsp3.1炉料中锰含量的概念、意义及相关系数推导:& nbsp& nbsp所谓炉料中的锰含量，就是包括还原剂、附加二氧化硅、熔剂、添加剂等在内的锰含量。，可以用以下公式表示:Mn料= =100×Mn矿/)(100+A+B+C):& nbsp；(1)式中:物料——炉料的锰含量，%;& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp炉内锰矿锰含量，%:& nbsp；& nbsp& nbsp& nbspa——按100kg入炉矿石的物料比，需补充的二氧化硅量，kg；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp-b，按入炉100kg矿石计算的料比，为需要补充的熔剂量，kg；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspc——按入炉100kg矿石的物料比补加的焦炭量，kg 【下一篇】& nbsp& nbsp& nbsp从式(1)可以看出，即使炉料中锰含量高，但如果有二氧化硅、白云石等多种辅料，炉料中锰含量低肯定会影响冶炼效果。 相反，矿石中锰的含量是适宜的，SiO2、Al2O3、CaO、MgO等的含量。在矿石中是合理的，没有补充或少量补充硅质白云石等物料，说明炉料中锰含量高，不仅说明矿石锰品位高，而且弥补了上述根据矿石锰品位评价的不足。表明炉内原料中有用成分多，炉渣和无用成分少，渣比降低，电能利用率和合金有用元素收得率相应提高，单位 因此，在将锰硅合金配入锰矿时，不仅要考虑产品质量要求和矿石的含锰量，更重要的是要从有利于工艺控制、炉况顺行和稳定生产、提高综合技术经济指标的角度出发，以炉料的含锰量作为锰矿选配的依据。 & nbsp& nbsp& nbsp根据以上分析和炉料配锰的思路，除了根据冶炼产品的质量要求充分利用常规参数如锰铁比、磷锰比、硫含量控制值外，我们还根据锰硅合金的冶炼特点补充了计算参数如SiO2/Mn、(Cao+MgO)/Mn、Al2O3/Mn。 & nbsp& nbsp& nbsp3.1.1锰铁比、磷锰比、硫含量:& nbsp& nbsp锰铁比和磷锰比分别指锰矿中锰、铁、磷含量的比值。 根据资料[1]，锰铁比和P-Mn比的控制可按以下公式计算:锰矿/铁矿≥[ Mn]×ηFe/[Fe]×ηMn & nbsp；(2)P矿/锰矿≤[ P]×ηMn/[Mn]×ηP & nbsp；(3)凡:& nbsp锰矿、铁矿、磷矿——分别表示装入的锰矿中锰、铁、磷的含量，%;[[Mn]]、[[Fe]]、[P]-分别代表精制品牌号的锰、铁、磷含量要求，%;ηMn、ηFe、ηP-分别代表锰、铁、磷的合金化率，% & nbsp& nbsp& nbsp锰铁冶炼中，硫元素进入合金的比例小于1%，还原剂带入的硫量占炉料中总硫的比例较大，一般不要求矿石含硫。 & nbsp& nbsp& nbsp3.1.2SiO2矿石/锰矿(CaO+MgO)矿石/锰矿:& nbsp& nbsp根据式(1)可知，在二氧化硅和熔剂加入量最少(即A和B均等于零)时，含锰量最高的矿石是最理想的待装锰矿，即含锰量最高的炉料。 根据锰硅合金冶炼中锰、硅、铁等元素的主要还原反应，可推导出以下参数公式(均以入炉锰矿100kg为基准):合金产量g =锰矿× η Mn/[Mn]: (4)硅比A = {(g× [Si ]× 60/28)/η si-SiO2矿- C×SiO2焦}/SiO2石(5)熔剂比B = {(g× [Si ]× 60/28 )× (η(6)其中:[Si]-表示精炼产品牌号的硅含量要求，%;& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspηsi，ηsi渣——分别表示硅进入合金和渣中的比例，%;& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp二氧化硅矿、二氧化硅焦和二氧化硅石--分别表示矿石、焦炭和二氧化硅的二氧化硅含量，%;& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(Cao+MgO)矿石、(Cao+MgO)焦炭和(Cao+MgO)熔体——分别表示矿石、焦炭和熔剂中氧化钙和氧化镁的含量，%;& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspR-表示炉渣的碱度，一般控制在0.6 ~ 0.8之间，其余同(1)、(2)、(3)。 & nbsp& nbsp& nbsp从国内铁合金生产所用还原剂焦炭的化学成分概况来看，焦炭所带的SiO2、Al2O3、CaO、MgO主要来源于灰渣，其数量相对较少，含量比例与该类冶炼的炉渣成分相近或接近。 因此，公式(5)和公式(6)中的焦炭可以忽略不计。 & nbsp& nbsp& nbsp根据上述假设(a = 0，b = 0)，将公式(4)分别代入公式(5)和(6)，结果为:SiO2矿石/Mn矿石= 2.14×([Si]×ηMn)×([Mn]×ηSi)& nbsp；(7) (Cao+MgO)矿石/锰矿= 2.14× ([Si ]× η Mn× η s渣×R)/([Mn]×ηSi)(8):& nbsp；& nbsp3.1.3 。Al2O3矿石/ 矿石:& nbsp；& nbsp锰硅合金冶炼中，入炉的Al2O3一般不被还原或挥发，几乎全部进入炉渣。 由于Al2O3是中性氧化物，对炉渣的熔点和流动性，以及锰和硅在炉渣-金属液相中的分布和回收率有很大影响。它是决定渣的性质、渣比和锰硅合金技术经济指标的主要因素。 因此，用低Al2O3矿制取高Al2O3渣一直是科技工作者长期研究的课题和目标。 但实践证明，由于工艺、设备参数和冶炼品牌炉温的不同，炉渣中Al2O3含量并不一致。 因此，在实际生产中，需要结合实际情况确定渣型和渣中Al2O3含量。 【下一篇】& nbsp& nbsp& nbsp根据锰硅合金渣的一般成分和上述定义可以得出:& nbsp& nbsp& nbsp& nbspAl2O3渣/(SiO2渣+Cao渣+MgO渣)≤(al2o 3)/[(SiO 2)+(Cao)+(MgO)]:(9)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp通过代入整理可以得到如下结果:Al2O3矿/锰矿≤ 2.14× {[Si ]× η Mn× η Si渣×(Al2O3)×(1+R)}/{[Mn]×ηSi×[(SiO 2)+(Cao)+(MgO)]}:(10)其中:Al2O3渣、Al2O3矿和(Al2O3)-分别表示al2o 3渣的量及其在锰矿和渣中的含量；SiO2进入炉渣和(SiO2)-分别表示SiO2进入炉渣的量及其在炉渣中的含量；CaO入渣量，(CaO)-分别表示CaO入渣量及其在渣中的含量；MgO入渣量，(MgO)-分别表示MgO入渣量及其在渣中的含量。 和前面的公式一样。 & nbsp& nbsp& nbsp从上述公式可以看出，入炉锰矿的锰铁比、磷锰比、硅猛比、铝锰比和(Cao+MgO)/Mn比的具体要求都与精炼产品的化学成分和各元素进入合金的比例有关，而元素进入合金的比例受渣型、还原剂、炉型和设备参数等因素的影响。 因此，上述参数的计算应根据产品质量、原料条件、矿热炉的特点和渣型的选择。 & nbsp& nbsp& nbsp3.2参数的应用:& nbsp& nbsp利用上述参数计算公式，可以确定锰矿入炉的最佳工艺配比，达到合理配矿和提高指标的目的。具体步骤如下:& nbsp& nbsp(1)根据精炼品种和牌号的化学成分要求，矿热炉的特点，回收率、渣率、挥发率和适宜的渣型等。，代入上述公式计算出该品种和品位的理想配矿参数值。 & nbsp& nbsp& nbsp(2)根据锰矿的化学成分，初步确定了若干满足锰铁比和磷锰比要求的矿石配比。 & nbsp& nbsp& nbsp(3)计算上述混合矿的Si-Mn比、Al-Mn比和(Cao+MgO)/Mn比，与第一步计算的理想参数值进行比较，得到最接近理论参数值的几个配矿配比，计算每个配比的含锰量，取炉料中含锰量最高的锰矿配比为最佳工艺配比。 在实际冶炼过程中，由该配比组成的炉料易于控制，炉况相对稳定，渣型合理，渣铁相对较少，生产的技术经济指标较为理想。 & nbsp& nbsp& nbsp3.3选择和确定最经济的配矿方案:& nbsp& nbsp如前所述，合理配矿的目的不仅是稳定生产合格产品，获得较好的技术指标，更重要的是充分利用锰矿资源，以最低的原料成本创造较好的经济效益，即选择最经济的配矿方案。 & nbsp& nbsp& nbsp根据单位重量锰矿生产铁合金的数量、辅助配料的配比和各种矿石原料的价格，可按以下公式计算单位原料成本:每吨混合矿成本= σ西吉& nbsp& nbsp& nbsp(11)每吨矿石的辅助材料成本= a×ja+b×j b+ c×JC:& nbsp；& nbsp(12)吨混合矿锰矿的锰含量= σ Xi×锰矿i & nbsp(13)每吨矿石合金产量(吨)=锰矿×ηMn/[Mn]& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(14)& nbsp；& nbsp& nbsp综合来看，单位原料成本=[Mn]×(σXi Ji+a×ja+b×JB+c×JC)/(ηMn×σXi×Mn矿石I): (15)其中:Xi-第I个锰矿的比例，%, I为自定义序号；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspJi——第I口锰矿的单价，元/吨；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspJA、JB、JC-分别为硅石、熔剂和焦炭的单价，元/吨；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp锰矿i- I锰矿的锰含量，%;& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbspa、B、C——分别为装炉1吨锰矿所需的二氧化硅、熔剂和焦炭的量，吨；& nbsp& nbsp& nbsp和前面的公式一样。 & nbsp& nbsp& nbsp利用上面得到的最接近各理论配矿参数的矿石配比，用公式(15)估算单位原料成本，在实际生产中采用成本最低的方案，即最经济的配矿方案。 【下一篇】& nbsp& nbsp& nbsp4.结论& nbsp& nbsp& nbsp在锰硅合金冶炼过程中，锰矿入炉是一项简单而又复杂的工作。 不仅仅是上述参数的利用要合理匹配。 还要考虑矿石的粒度、相结构、理化指标等因素的影响。 但通过补充计算和参数设置的方法，可以达到充分利用矿石成分，合理有效地匹配入炉矿石的目的，还可以降低生产成本，改善生产经营效果，取得较好的经济效益。 & nbsp& nbsp& nbsp硅砖技术标准 我厂选用的是(刚玉)碳化硅砖，有一定量的Al2O3，类似于某特种耐火材料厂的牌子(TG2)。这些性质如表1所示。 1 & nbsp中国特种耐火材料厂碳化硅制品标准指标SiCAl2O3耐火寻热系数号牌% %℃500℃KJ/m·h CTG-1tg-280 ~ 9080 ~ 85 & nbsp；10 ~ 15 > 1870 > 189035 ~ 4625 ~ 35说明高铝或轻质碳化硅砖可以制成标准砖、普通砖、异砖和特种砖。 & nbsp& nbsp& nbsp硅砖现场砌筑时，上下用水玻璃粘结后，砌筑四周耐火砖和上拱砖，所有缝隙必须填实，确保符合设计要求和筑炉规范。 开炉时要按照烘烤程序均匀加热。 & nbsp& nbsp& nbsp4.效果和结论& nbsp& nbsp& nbsp我厂设计的碳化硅砖(图1、图2)(材质类似TG-2品牌，见表1，又称刚玉碳化硅砖)已应用于我厂5MVA工业硅炉出铁口，由于停电和电费上涨，生产周期仅持续了三个多月。 这期间出铁口的洞一直没修(如果是碳砖，半个月就得修一次)。虽然是靠氧气和碳棒运行，但没有发现材料剥落和明显的烧孔现象，证明其抗氧化性能良好，与我们的设计预测一致。(我厂1.25MVA硅铁电炉的出铁口上，类似材质的刚玉-碳化硅砖已经用了七年了，现在还在用，但中间衬没有维修或大修。 & nbsp& nbsp& nbsp我们需要在实践中进一步总结经验，找出更适合工业硅电炉出铁口的碳化硅和砖，设计出更新的结构，延长出铁口和整个炉衬的使用寿命。 & nbsp 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
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