铁合金生产节能概述_中国铁合金商务网

        铁合金电炉生产节能概述
        我国铁合金生产产品中，六分之一左右为高炉锰铁和少量铝热法、化学法产品，其他都是电炉产品，其用电量约占全国总发电量的2％，增产节电技术显得十分重要。
         1．电炉生产的节能
         电炉铁合金生产的节能是一项综合性很强的系统管理技术，主要是节约电力，为此应改进原料条件、生产设备、冶炼工艺和加强管理等。
         (1)精料入炉
         精料入炉对节能影响尤为突出。电炉铁合金生产的原料可采取水洗、精选、整粒、干燥、烧结和球团等办法，各种原料的具体做法分述如下。
         ①锰矿
         近十多年来，我国锰矿品位日趋下降。据某厂统计，锰矿品位每降1％，硅锰合金单位电耗升高135kW•h，中碳锰铁单位电耗升高125kW•h。该厂80年锰矿品位与历史最好年份相比降低8％，若全国这两种产品均按此计算，就多耗电近2亿kW•h，所以从节能角度来看，必须提高锰矿品位。建议进口一些富锰矿炼锰合金。因进口矿含锰比国产矿高18％，以此炼锰合金，估算每吨可节电1200kW•h。
         锰矿多数比较松软，因而开采与运输等造成许多粉矿。尤其在雨季，粉矿几乎成了稀泥，使封闭炉炉况很不正常，煤气不能回收，所以粉矿应予烧结。一般配用25％左右烧结矿，可节电5％-10％。除矿山供应烧结矿以外，工厂里筛下的矿粉、冶炼炉气中回收的锰尘、产品破碎筛出的细粉等都需要处理，所以冶炼厂也应搞些烧结。锰矿的球团、压块、造粒、冷粘结等工艺，也值得进一步研究推广应用。
        ②铬矿
       对于铬矿炉料的准备，以日本昭和电工的球团预还原法节能效果最为显著。高碳铬铁单位电耗为2200-2400kW•h，每吨节电超过1000kW•h。我国某厂也曾进行了铬矿球团预还原试验，每吨高碳铬铁可节电800-1000kW，h，扣除球团预还原能耗，净节能折合标准煤0．3t左右，与日本的情况基本相等。其他铬矿精料办法如压块等，也有节电效果，但都远不如球团预还原法。
       ③硅石
       硅石原料要求Si02含量高，杂质少，入炉前应进行水洗和焙烧。硅石的块度均匀合适也很重要，国内多数厂用的块度过大，应当改进。
       ④石灰
       石灰的质量，除要求化学成分外，还要求体积密度小，气孔率高。用回转窑焙烧得到性能优良的活性石灰，能加速成渣而节电。用竖窑生产的活性石灰，也可取得较好效果。
       (2)优选碳质还原剂
       碳质还原剂的性质对冶炼75％硅铁有明显的影响。我国电炉铁合金产品有三分之一左右是75％硅铁，应十分重视还原剂的选择。
       ①冶金焦
       我国电炉铁合金一般均采用小粒冶金焦作还原剂。这种冶金焦致密，电阻率小，对硅铁冶炼不很理想。各个厂家生产的冶金焦理化性质，有很大区别，据介绍，某厂专门挑选高炉不愿用的黑头焦炼硅铁，既达到节约的目的，又合理利用资源，值得提倡。
       ②煤气焦及蓝炭
       这种焦比较疏松，电阻率较大。抚顺某厂曾长期利用煤气焦炼75％硅铁，单位电耗达到7620kW•h左右。近几年来，许多厂家采用大同蓝炭冶炼75％硅铁取得显著效果，每吨硅铁可节电500-1000kW•h。
       ③半焦
       它是一种密度小、电阻率大，反应性能强的碳素还原剂。抚顺某厂用本厂焦炉生产的半焦和碳素厂副产品碳化硅炼75％硅铁，单位电耗为7415kW•h。前苏联把安加尔半焦认为是电炉铁合金比较理想的还原剂。
       ④烟煤
       美国、挪威、前苏联、日本在冶炼75％硅铁时，配加部分烟煤作还原剂，配加量有时达40％以上。某铁合金厂炼75％硅铁，每批料配加靖远煤60ks，冶炼时炉况稳定，易控制。靖远煤的成本只相当焦炭价的三分之二。
       ⑤木片
       日本、美国在炼75％硅铁时均加入部分木片作还原剂，炉口较易维护。靠近林区的铁合金厂应根据条件因地制宜采用。
       (3)革新冶炼工艺
       改进电炉铁合金生产工艺，节能效果也很显著。可采用的工艺方法有：
       ①热装法生产精炼合金。冶炼精炼锰(铬)合金时，若把第一步炼成的硅锰•(铬)熔融态热金属装入精炼炉，每吨精炼锰(铬)铁可节电800(500)kW•h左右。热装法还可缩短生产周期，增加产量，并能提高金属回收率和产品质量。
       ②吹氧法生产精炼合金。某厂用转炉吹氧法生产中低碳铬铁，每吨产品较电硅热法可节电2000kW•h以上，还可提高金属回收率15％以上。
       ③热兑混炼生产精炼合金。日本水岛铁合金厂在摇炉中先装入已烘烤至脱除60％-70％结晶水的锰矿，矿石自身碱性，基本不用石灰，然后注入液态硅锰合金，摇炉反应后便生成中碳锰铁，完全不用电。
       新泻法炼中碳锰铁，采用有盖旋转电炉，用干燥锰矿在炉内预热和热装硅锰合金，每吨产品只耗电200kW•h。
       我国某几家厂采用摇炉炉外精炼，均可大幅度降低电耗，并提高锰回收率，取得显著效果。
       (4)调整和改进产品结构
       我国目前的铁合金产品结构，存在一定的缺陷。现仅就节能观点，略述铁合金产品结构改进的意见。
       ①硅铁
       1995年我国硅铁产量100多万t，耗电近100亿kW•h，占铁合金总耗电量的50％左右。目前我国炼钢与铸造几乎全用75％硅铁，而美国、前苏联等国用低硅硅铁较多。
       我国与美国、前苏联两国各种硅铁耗电量情况列于表4—1—21。由表可以看出，炼取同样数量的硅，45％硅铁要比75％硅铁节电5％-15％。45％硅铁电炉还可实现封闭，并回收煤气。
       表4—1—21    中国、美国、前苏联硅铁电耗情况(kW•h／t)

硅铁种类	中国		美国		前苏联
硅铁种类	实际电耗	折合金属硅	实际电耗	折合金属硅	实际电耗	折合金属硅
45％硅铁 75％硅铁 45％硅铁比75％硅铁少	5023 8790	11160 11720 -5％	5000 9200	11000 12200 -11％	4500 8800	10000 11500 -15％

        ②锰质合金
        根据我国锰矿特点，应建立自己的产品体系：
        A：增加镜铁牌号，可充分利用湖南等地区丰富的铁锰矿资源，炼制铸造工业用镜铁代替标准锰铁有降低锰烧损等许多优点。
        B：增加锰硅合金的生产和使用，以适应我国锰矿含Si02高的特点，比用高碳锰铁和硅铁代替同样多的锰硅合金，电耗低约lMW•h。
        (5)改进设备，选择合理参数，提高效率
        我国电炉铁合金工业普遍存在设备落后、效率低、事故频繁等状况。许多电炉的电效率较低，有些甚至不到80％，电损失极大。对某些电气设备或部件略加改造，例如改变短网布置、缩短短网长度、调整极心圆、设法减少电抗、使电流密度适当等，都能提高电效率。某厂实践表明，一台12500kV•A电炉热停1小时，大约损失电力3MW•h，电极软断一次损失电力20MW•h。因此，应加强设备维护，提高检修质量，，尽量减少热停。
        提高设备的机械化自动化程度，进一步对生产过程和设备实行监控，就能保证生产稳定和提高生产效率。提高管理水平和技术水平，是促进节能的另一重要方面。
        2.能源回收利用
        (1)全封闭式电炉煤气回收利用
        熔炼锰质合金、高碳铬铁、45％硅铁等都可用全封闭炉，同时回收煤气。各种全封闭铁合金炉煤气的数量及发热量如表4—1—X所示。         表4-1-22 各种封闭铁合金电炉煤气量及发热量

冶炼品种	每吨产品煤气量(标态)／m3产品	发热量(标态)／(kJ／m3)
25％硅铁 45％硅铁 75％硅铁高碳锰铁锰硅合金高碳铬铁	520 1100 1600-1900 960-1050 1200 900	10 12 12.5 12 9 10

        若全国高碳锰铁、锰硅合金、高碳铬铁电炉全部封闭回收煤气，以1995年可实施全封闭炉产量计算，每年可节省标准煤15-20万t。
        (2)半封闭式电炉余热回收
        某厂一台12500kV•A锰硅合金电炉，曾改建成半封闭炉投产。余热锅炉投产初期，运转正常，每小时产蒸汽6-71，达到设计指标。
        75％硅铁炉搞半封闭式比较简单，不但不影响料面操作，而且炉口辐射热基本被遮挡，操作环境改善。对于全国众多的小硅铁炉，也可以适当地改造成半封闭炉，只要把热水或蒸汽适当利用，也就回收了部分余热。全国75％硅铁炉，余热若能回收50％，每年可节煤20多万吨。
        (3)冷却水余热利用
        电炉冶炼时冷却水带走很多热量，某厂对三台电炉进行了测定，结果如表4—1—23所示。从表中看出，由于全封闭炉增加了水冷炉盖和水冷炉壁等，带走的热量占总热量的比率远远超过敞口炉。因此，回收全封闭炉及半封闭炉冷却水的余热就显得更重要了。
        电炉控制冷却水在较高温度以供取暖用，是切实可行的。
        表4-1-23    电炉冷却水热损测定(每吨产品)

锰硅合金全封闭炉		75％硅铁敞口炉
热量	占收入总热量／％	热量	占收入总热量／％
3.814	17.0	4.859	8.9

项目品种		锰硅合金	高碳铬铁	精炼铬铁	合计
炉渣数量／t		88484	30072	81603	200159
热量	CJ	210	63	126	399
热量	折合标准煤／t	7136	2124	4290	13550

        (5)高温金属余热利用
        某厂实测，其每吨电炉产品可回收余热相当于标准煤50kg。出炉后的合金产品若加以回收热水或蒸汽，每年可节能的潜力巨大。
        3.电子计算机的使用
        铁合金电炉生产过程应用计算机控制，使配料、工料、电炉参数、生产操作及综合管理等更加科学化、系统化、合理化，逐步消除人为的影响，使生产向最佳化迈进。

        (4)炉渣余热利用
        某厂锰硅合金、高碳铬铁和精炼铬铁的炉渣均在出炉进行水淬时产生大量热水，平均每吨有渣法冶炼产品的可回收热量相当于标准煤160ks。上述三种产品炉渣每年产生的数量及热量如表4—1—24所示。
        表4—1—24 锰硅合金、高碳铬铁、精炼铬铁炉渣数量与热量