精料入炉
提高入炉锰矿石品位
入炉锰矿石含锰量越高,随矿石带入的杂质元素越少,在锰回收率相同的情况下,渣量形成少,由渣带走的热量相应降低。渣与铁之比为566.2/1000=0.566,炉渣带走的热量相当于243.6-79=164.7kW•h,为理论耗电量1790kW•h/t的9.2%,为总耗电量2152.6kW•h/t的7.6%。
产品的生产过程要处处考虑节约能源,提高能源利用率。一般情况下,节约能源与搞高经济效益是一致的,降低能耗就是直接降低生产成本。如生产一吨高碳锰铁的电费成本占30%~40%,每节约l00kW•h/t,就可降低成本0.6%-0.9%。
锰矿石的预处理
A冶炼富锰渣
许多锰系产品对铁、磷等杂质元素要求十分严格,有时甚至用锰高的富锰矿也难以达到要求。于是提出分离铁和磷的火法冶炼富锰渣的问题。
富锰渣是利用选择还原原理生产的。生产富锰渣有三种方法:
(1)电炉生产锰铁时,采用酸渣操作法,既出锰铁又出富锰渣。电炉生产高碳锰铁或吨碳锰铁都可以这样做。通过炉渣碱度和还原剂用量来控制,有意让锰在炉渣中含量较高,作为一种含锰的炉渣和熔剂(利用CaO)返到锰铁生产电炉。这种方法国外采用十分普遍。但是有一个前提,所用锰矿必须是富锰矿,对Mn/Fe和P/Mn有较高的要求。我国这几年使用进口富矿后,有的工厂也采用此法在电炉生产锰铁的同时生产富锰渣,甚至推广到高炉锰铁生产,控制碱度和炉温使高炉同时出两个产品。
(2)用还原电炉处理贫锰矿生产。上个世纪60年代,有些厂家为解决锰矿贫的矛盾,用此法生产富锰渣,后来为高炉法所代替。只有西南地区某厂因生产金属锰,有特殊要求按此法生产。电炉生产富锰渣又分为连续法和间断法两种:所谓连续操作,是指料面维持在适宜水平,随着炉料熔化下沉及时补加炉料;而放渣或放铁是按规定间隔时间进行。为了使熔液中的铁珠也能沉降,放出的富锰渣应在渣包内镇静一定时间,然后再浇到渣模-冷却。所谓间断操作,就是将每炉炉料全部熔化后停电,根据渣量的多少和冷却速度,镇静一定时间,使渣中的铁珠充分沉降后开炉,放渣,铸成块状。
(3)用高炉处理贫锰矿生产富渣。高炉设备与冶炼生铁或锰铁的高炉相似。只是炉前出铁出渣工艺有一些区别。炉渣与含锰生铁都由出铁口放出,经分渣器分离,炉渣流入大'包,镇静一段时间使渣中铁珠充分沉降,然后注入连铸机的模内,边行走边冷却,待到倾翻处,喷水急冷,使块渣爆裂成20~l00mm的粒度。
采用高炉冶炼富锰渣由于冶炼温度易于控制,选择还原效果比电炉冶炼富锰渣效果好。 用高炉冶炼富锰渣锰的入渣率为85%~90%,电炉为78%。另外,高炉生产还有生产成本低,生产效率高的优点。但高炉冶炼含Mn>48%,SiO2<20%的优质富锰渣困难,高炉法生产富锰渣在我国得到广泛的采用,在南方和北方有7~8个生产富锰渣的工厂,专供铁合金厂生产锰硅合金用。
当生产锰硅合金时,入炉锰矿石中配入1/3~1/2的富锰渣,不仅合金成分得到保证,产品单位电耗与使用进口富锰矿大致相等,基本稳定在4200~4500kW•h/t。由于高炉富锰渣中含有20%~30%的SiO2,用于冶炼中低碳锰铁、高碳锰铁和金属锰是不适宜的,只有在特殊情况下才用。
B 锰矿的烧结
现在,我国各工厂使用的锰矿石中约有一半是粉矿。除了精炼产品可直接使用外,高炉锰铁、电炉锰铁和锰硅合金均不宜直接使用。为此,生产厂都把粉矿造块入炉。选块方法有两种,一是烧结,二是球团。其中,冷压球团是近几年开发的技术,尚未普遍推广。
烧结是处理粉锰矿的成熟工艺,至今仍被世界各国广泛的应用着。烧结机有圆盘式、带式,但主要是使用生产效率高的带式。
一台包括冷却机在内的36m2烧结机,日产烧结矿600t左右。点火温度为1100-1150℃℃。
“土烧结”是一种简易的烧结方法。由于烧结过程污染严重,劳动强度很高,与烧结机相比,总能源消耗也较高,尽量不采用这种“土烧结”。
入炉的锰矿石中配入一定比例的烧结矿,不仅使工厂购进粉锰矿和块矿破碎筛分下来的粉锰矿得到充分利用、降低购价、节约费用,而且稳定了炉况,提高了冶炼效果,其好处如下:
(1)炉料透气性好,基本上杜绝喷火;
(2)烧结矿还原性好,反应区扩大,避免了局部过热;
(3)由于炉料中配焦量减少,提高了炉料电阻,电极可深插料中,提高了热效率;
(4)烟气量减少并且含尘量少,锰的损失相对降低;
(5)有节焦和节约电极的效果。
国内外许多厂家的生产实践证明,入炉锰矿中配入30%~50%烧结矿时,炉况顺行,热效率高,电耗最低。如日本电工公司德岛工厂在36400kV•A电炉上生产高碳锰铁的料批中配入52%烧结矿,得到的技术经济指标如下:
块状锰矿 烧结锰矿 焦炭 石灰 电耗 电极糊
800kg 870kg 364kg 18kg 2036kW•h/t 4.1kg/t
与全部使用块矿时相比,产品电耗下降10%,产量增加15%。
C 锰矿预热
锰矿预热入炉是降低锰铁电耗的途径之一,当锰矿预热到550℃并直接入炉时,电耗比冷装降低8.8%;预热到650℃时,电耗降低13.5;预热到950℃时,电耗降低20.4%。用于回转窑预热的能源中有20%固定碳是由炉料代入,回转窑的燃料为电炉回收下来的煤气,窑内最高温度不超过1000℃,矿石在窑内运行速度为0.7t/h。
预热的原料流入装料斗,由装料斗送到电炉储料仓的时间约用7—15分钟从储料仓再进入到电炉内约经过1.5~2小时,温度从900℃降低到690℃。生产效果是,产品电耗为2100kW•h/t,比冷装时的2600kW•h/t降低了500kW•h/t,降低率为19.23%。若改用含锰45%一46%或晶位更高的锰矿,电耗可降低到2000kW•h/t以下,锰的回收率为80%~82%,比冷装时的77%提高3%-5%,但电炉热效率都降低4%~5%,仅为81%~82%。
D 锰矿石预还原
锰矿预热是在950℃以下将锰矿石加热到1100~1150℃。锰矿预还原工艺是将各种原料按配比一起磨碎,经过预先造球后装入回转窑内,用电炉排出的炉气加热提温到1100~1150℃,碳酸锰类分解,氧化铁还原成金属,而锰矿中的各种锰的氧化物,还原至MnO。预还原的球团烧结成10~l00mm硬块,通过砌有内衬的保温料斗运送至电炉上的中间料仓,沿着砌有保温材料的料管加入电炉内。电炉容量为1500kV.A。试验结果表明,电耗可降低30%,炉子生产率比用冷料时提高40%。(待续)