还原剂的选择对75%硅铁冶炼具有非常重要的意义,优质还原剂不仅能使冶炼顺畅,而且对于增产节能,提高产品质量,改善各项经济指标都有重要作用。本文介绍了在5MVA硅铁电炉生产条件下,以单种内蒙低温焦代替气煤焦、冶金焦试用的过程。结果表明,不仅成本低廉,而且冶炼中炉况正常、耗电降低,产品含铝量下降,取得了较好的经济效益。
        内蒙低温焦特性分析
        试验所用的内蒙低温焦是a以低灰分、变质程度浅的高挥发分优质弱粘煤作原料,采用人工堆积、低温烧制工艺制成的土焦。它与其它几种焦炭的主要物理化学性质见表1和表2。
       表1 焦炭化学成分(%)

项目
固定碳
挥发分
灰分
灰分成分
100kg焦炭带入Al量,kg
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
P2O5
内蒙低温焦
81.74
7.81
10.45
41.97
15.39
14.27
14.56
1.78
0.34
1.608
冶金焦
82.89
1.24
15.87
50.50
35.39
6.79
2.61
1.19
0.39
5.616
气煤焦
83.98
3.92
12.10
24.87
11.57
30.35
11.54
4.94
0.17
1.395
半焦
82.32
6.25
11.43
55.36
18.85
20.89
2.47
2.10
0.31
2.154

        表2 焦炭主要物理性能

项目
内蒙低温焦
冶金焦
气煤焦
半焦
比电阻(Ω·mm2/m)
2871
1458
3164
2157
机械强度
较差
较差
较差

        从表1和表2可见,内蒙低温焦灰分及其三氧化二铝含量较低,比电阻明显高于冶金焦和半焦,但机械强度差。反应活性虽未测定,因其挥发分和气孔率高,一般地来说,其反应活性比冶金焦要好。
  从理论上看,由于内蒙低温焦三氧化二铝含量较低,故从焦炭灰分中还原出的铝量也相应减少,从而能够降低产品的含铝量。反应性能好,比电阻大,则能使电极深而稳地插入炉料中,有利于加快炉内各种化学反应速度及化学平衡,促进液、固相之间的传质和传热过程,提高电能利用率,增加产量,降低产品电耗。但是内蒙低温焦的强度低、易碎,可能会导致炉口的碳烧损增加,炉料层的中上部消耗较快,出现炉底缺碳现象,给冶炼带来一定影响。然而对于以人工操作为主的中小型电炉来说,炉膛较浅,炉况便于控制,如能采取相应措施,就可弥补该焦的这一缺点。
使用内蒙低温焦的生产情况及效果
        在对内蒙低温焦特性分析的基础上,在5MVA电炉上同时使用单一内蒙低温焦代替全部气煤焦、冶金焦和半焦进行生产。所用电炉的主要参数列于表3。
        表3 电炉主要技术参数

变压器容量
5MVA
极心圆直径
1900mm
一次电压
10kV
炉膛直径
4000mm
二次电压
100~120V
炉膛深度
1800mm
电极直径
700mm
炉型
敞口式


        在生产的最初阶段,电炉日产、电耗和产品含铝量都不太理想,均比使用前差。其原因主要是:冶炼操作上还未能及时适应原料的变化,对全部使用内蒙低温焦后引起的电气特性、炉料烧结、热分布及炉况变化等尚需找出对策;内蒙低温焦的成分和水分波动大,而且在使用中焦炭未筛去粉末,烧损严重,配入量不足;焦炭的平均入炉粒度正处在摸索阶段。
        针对使用初期出现的问题,采取了及时稳定内蒙低温焦的成分及水分,尽量减少配料及操作上的误差,合理选用入炉焦炭的平均粒度并筛去焦炭粉末等措施,炉况开始逐渐好转,电极能深插,实现了满负荷、低料面操作,料面松软、冒火均匀,减少了刺火、翻渣、烧结等不正常现象。经过几年实践,电炉的技术指标有了很大改观,综合能耗及生产成本明显降低,达到了挖潜增效的目的。  
        用内蒙低温焦冶炼75%硅铁,由于原料中的总铝量下降,故合金含铝量也有不同程度的降低,可以保证产品达到出口硅铁标准。根据75%硅铁所划分的牌号,将我厂历年的产品铝含量符合率列于表5。
       由于内蒙低温焦属于土焦,其价格便宜,仅为350元/吨,而冶金焦470元/吨,气煤焦480元/吨。吨铁焦炭的成本见表6。
        表6 吨铁焦炭成本

项目
内蒙低温焦
气煤焦:半焦
冶金焦
1:1
2:1
吨铁焦耗(t/t)
1.20
1.11
1.05
1.05
吨铁焦炭成本(元/t)
420
504
487
494
        由此可见,如按年产75%硅铁2万吨计算,使用内蒙低温焦后,仅焦炭一项就可年节约130余万元。在正常生产情况下,如果考虑电耗、产量等综合因素,则使用内蒙低温焦带来的年综合效益就更为可观。