高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝研究

蘭 忠，唐庚飛

（1.靖西市大西南錳業(yè)有限公司，廣西 百色 533803；2.廣西大錳錳業(yè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530008）

近年來，國內(nèi)外許多的廠家在高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝方面都進(jìn)行了大量的探索，并不斷的將其引入到實(shí)踐中，盡管現(xiàn)在國內(nèi)外各廠家在高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的原料要求和渣型選擇等許多方面都有不同的意見，但是大家都認(rèn)為高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的效果與電爐參數(shù)、原料物化性質(zhì)以及爐前操作制度都有著緊密的聯(lián)系。

1 高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝的技術(shù)措施

大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過提高入爐的有效功率、確定合理的配礦原則和掌握正確的爐前操作制度可以有效的降低硅錳合金冶煉渣、鐵比[1-3]。

1.1 提高入爐的有效功率

實(shí)驗(yàn)表明，提高高功率礦熱爐內(nèi)生成硅錳合金的冶煉反應(yīng)的溫度可以保證渣中氧化錳和二氧化硅能夠最大程度的進(jìn)入到硅錳合金中，而且氧化錳和二氧化硅對(duì)反應(yīng)溫度的要求也十分嚴(yán)格。由于高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉是屬于渣法冶煉，所以爐渣堿度會(huì)對(duì)硅錳合金在高功率礦熱爐中分配平衡產(chǎn)生一定的影響。通常終渣堿度越高，表觀平衡常數(shù)就會(huì)越大，渣中的氧化錳濃度就會(huì)降低。但是錳的回收率的高低并不只是由渣中氧化錳的濃度決定，這是因?yàn)榻K渣堿中的濃度是由高功率礦熱爐中原料配入的溶劑量和渣中的二氧化硅所決定。如果采用增加高功率礦熱爐中的氧化鈣和氧化鎂的配入量來達(dá)到提高爐渣堿度的目的，那么終渣中的氧化錳的含量就會(huì)降低，但是錳的實(shí)際回收率會(huì)受到渣量增加的影響，所以錳的實(shí)際回收率通常都比較低，因此還會(huì)一定程度的阻礙二氧化硅發(fā)生反應(yīng)。因此，廠家會(huì)通過提高硅的回收率以使終渣堿的濃度增大，進(jìn)而提高錳的回收率，最終使高功率礦熱爐中的溶劑配入量降低，最終實(shí)現(xiàn)高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的目的。

1.2 確定合理的配礦原則

我國的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的渣比通常都比較高，這主要是因?yàn)槲覈褂玫腻i礦磁材料大多都為貧礦和高錳渣，所以錳礦原料中的含有的三氧化二鋁的組分很難被還原，基本上都留在了終渣里。如果終渣中的三氧化二鋁的含量過高，且高功率礦熱爐的溫度較低的時(shí)候，那么排渣就會(huì)變得比較困難。通常在實(shí)際的生產(chǎn)過程中可以采用添加造渣原料的方法解決排渣困難的問題。幾年來我國進(jìn)口錳礦的使用量逐漸增加，為我國的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝提供了一個(gè)良好的環(huán)境。但是我國在實(shí)際的配礦方面對(duì)高功率礦熱爐原料中的三氧化二鋁組分的重視度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此并沒有將鋁錳比低的原料投入到高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝中[4-6]。

理論上高功率礦熱爐中爐渣的粘度是決定終渣能否順利排放的主要因素，而爐渣的粘度的大小則是由渣的組成成分和爐渣的溫度所決定。通常情況下，當(dāng)高功率礦熱爐中爐渣中的二氧化硅的含量一定的時(shí)候，爐渣中的三氧化二鋁的含量是影響爐渣粘度大小的主要因素。如果高功率礦熱爐中爐渣的穩(wěn)定超過了1500℃，那么爐渣中的三氧化二鋁的含量的變化對(duì)渣的粘度的影響就不會(huì)太明顯。為了保證排渣足夠的順暢，既可以適當(dāng)?shù)慕档驮系墓桢i比，也可以適當(dāng)?shù)奶岣咭睙挼臏囟取?/p>

1.3 掌握正確的爐前操作制度

高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的實(shí)際過程中，高功率礦熱爐的內(nèi)爐料融化和渣中的主要組分為氧化錳和二氧化硅，氧化錳和二氧化硅的還原反應(yīng)是在同一時(shí)刻進(jìn)行的。在一個(gè)高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的周期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)低渣比冶煉的重要環(huán)節(jié)是如何使?fàn)t內(nèi)的化料速度與反應(yīng)速度保持一致。通常一個(gè)合理的爐前操作制度主要表現(xiàn)在一下三個(gè)方面。

（1）保證電極在爐料中的埋入深度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

單位時(shí)間內(nèi)輸入高功率礦熱爐中的有功功率轉(zhuǎn)變的熱能主要分為兩部分：一部分熱能主要用于維持熔池反應(yīng)區(qū)的溫度，這既可以有效的提高錳、硅的反應(yīng)速度，又可以提高錳、硅的還原程度；另一部分熱能主要用于提高爐料區(qū)的溫度，進(jìn)而提高爐料融化的速度，保證熔池反應(yīng)區(qū)的物質(zhì)不會(huì)出現(xiàn)短缺的現(xiàn)象。合理的分配有功功率轉(zhuǎn)變的熱能是高功率礦熱爐能夠平穩(wěn)高效運(yùn)行的基本保障。在實(shí)際的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉過程中只有保證電極在爐料具有合理的埋深之后才能通過調(diào)整“操作電阻”得到最佳的“爐料配熱系數(shù)”。調(diào)整“操作電阻”主要根據(jù)電極間電壓梯度的大小，來適當(dāng)?shù)脑鰷p爐料中焦炭配入量，同時(shí)還需要對(duì)焦炭的粒度級(jí)配進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（2）高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉應(yīng)該選擇恒功率的操作制度。

進(jìn)行高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的時(shí)候，爐膛中的爐渣溫度和焦炭厚度都是呈周期性發(fā)生變化。為了確保高功率礦熱爐能夠平穩(wěn)高效的運(yùn)行，那么應(yīng)該前一次出爐至下一次出爐之間的電極頂端位置處的移動(dòng)保持穩(wěn)定，這不僅能夠確保高功率礦熱爐中的還原反應(yīng)保持穩(wěn)定，而且還可以保證輸入的有功功率保持恒定。如果在進(jìn)行高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的時(shí)候采取恒定電流的操作方式就達(dá)不到上述的要求，通常在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，爐前儀表工實(shí)現(xiàn)恒功率操作主要是依據(jù)電極把持器，根據(jù)電極把持器的位置，形成一個(gè)電極電流先升后降的控制模式，進(jìn)而形成恒功率。

（3）確定合理的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉周期。

理論上高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的周期應(yīng)該是由熔池反應(yīng)區(qū)的容積和渣中錳、硅元素的還原程度所決定。但是實(shí)際的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉過程中，爐內(nèi)通常都不會(huì)發(fā)生“翻渣”的現(xiàn)象，因此可以適當(dāng)?shù)难舆t高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的時(shí)間，盡可能的降低熱量的損失，有效的提高爐膛的溫度。高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉時(shí)的入爐有功功率的提高可以保證爐內(nèi)焦炭層反應(yīng)區(qū)的溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)，這樣才可以有效的提高錳、硅的還原率。而且在這種情況下，延長(zhǎng)硅錳合金低渣比冶煉的時(shí)間很容易使出鐵時(shí)的溫度過高，導(dǎo)致硅錳合金中的錳揮發(fā)，最終使得錳的回收率降低。如果氧化錳的含量已經(jīng)接近了還原平衡的“乏渣”，還將氧化錳保留在高功率礦熱爐中加熱，就會(huì)使得硅錳合金低渣比冶煉需要消耗的電量大幅度的增加。所以在確定硅錳高功率礦熱爐中的冶煉周期應(yīng)該取決于實(shí)際生產(chǎn)中消耗的電量、材料用量等重要指標(biāo)。

2 高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉效果

高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉所需要的硅石的配入量會(huì)減少將近一半，而且用焦量也會(huì)相應(yīng)的降低。由于錳、硅元素的回收率變大，所以渣鐵比的值將會(huì)大幅度的降低。此外、三氧化二鋁含量的終渣排放也不會(huì)受到附加溶劑明顯的影響。

3 結(jié)束語

高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝的關(guān)鍵在于Mn、Si兩元素，提高M(jìn)n、Si兩種元素的回收率以及及時(shí)解決出鐵時(shí)的排渣問題是提高高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉效果的主要內(nèi)容。