无需焦炭的非高炉炼铁技术
2019-03-07 09:03:45
珀斯──澳大利亚西澳州首府，从前被称为“国际上最孤单的城市”。但是，这些年来，我国客人却对这“最孤单的城市”情有独钟，一再到访。2007年9月4日，领导在相关人员的陪同下，观赏了澳大利亚力拓矿业集团的直接熔融复原炼铁工厂。炼铁车间观看了复原铁的冶炼进程，并就环保、出产成本、工艺先进性，以及非高炉炼铁技能在我国使用的远景等具体询问了技能人员。此前，我国人大常委会委员长，以及我国多家大型钢铁厂商的管理者都观赏过这个炼铁项目。“熔融复原”炼铁技能有何奇特之处，引得许多政界商界要人的垂青？ 资源压力下的新路当今国际的干流高炉炼铁技能仍然是自古就有的竖炉炼铁，这种办法炼制的铁占国际铁产值的95%以上。
我国钢研科技集团公司先进钢程及材料国家重点实验室郭培民教授介绍，通过数百年开展，现代高炉炼铁工艺现已适当老练，但流程杂乱、能耗高、环境污染严峻和出资巨大这些高炉炼铁与生俱来的问题仍未处理。更要害的是，高炉炼铁对冶金焦炭依赖性太强，从现在已探明国际煤炭储量中，焦煤仅占5%，且散布很不均匀，正是这个资源约束，催生了无高炉炼铁技能。北京科技大学冶金与生态工程学院副院长张建良教授介绍说，现在的无高炉炼铁首要有两种办法，即直接复原法和熔融复原法，国际上现已根本老练的三大非高炉炼铁技能，别离是奥钢联的COREX、韩国浦项的INEX、力拓矿业的HIsmelt，都选用熔融复原法。真实完成了商业化出产的非高炉炼铁技能的只要一家，即奥钢联的COREX技能。它是在奥地利和德国政府的财务支持下，于20世纪70年代开端研制，1989年完成商业出产。榜首代完成商业化出产的非高炉炼铁COREX-1000工厂年产能40万吨，1989年在南非完工。1995年至1999年间，国际上又先后建成四座年产能60万～80万吨的第二代COREX-2000出产厂，别离坐落韩国的浦项、南非的撒丹那(Saldanha)和印度的两个城市。全球专一在建的第三代COREX工厂是我国宝钢年产能150万吨的COREX-3000工程，该工厂方案2007年下半年开端商业化出产。
非高炉炼铁技能间的竞赛奥钢联的COREX尽管先行一步，却也存在先天缺点：国际上大部分铁矿资源是粉矿，并且粉矿比块矿报价低，奥钢联开发的COREX技能却只能炼块矿。可以炼粉矿的熔融复原技能随即应运而生，韩国浦项制铁研制的“FINEX”和力拓矿业的“HIsmelt”就是在这样的布景下诞生的。韩国浦项制铁公司于1992年和奥钢联签署协议，引进COREX-2000技能，并在此基础上研制出以粉矿为复原目标的FINEX技能。2007年5月30日，FINEX商业化项目正式开工。这个历时15年之久的项目共花费7亿美元研制经费，取得300多项专利。澳大利亚力拓矿业集团亚洲及我国区总裁路久成介绍，力拓矿业集团从上世纪80年代初开端研制HIsmelt技能，历经20余年，累计出资已超越10亿美元。现在实验性的HIsmelt工厂发展程度“已到达试营产值的80%，估计到2008年到达年产80万吨的设计能力，并进行商业化运营”。 我国的非高炉炼铁远景1996年我国钢铁产值初次超越1亿吨大关，跃居国际榜首位后，现已接连10年保持着国际榜首，一起，我国仍是专一钢铁总产值超越2亿吨的最大钢铁出产国、最大钢铁消费国、最大钢铁净进口国和最大铁矿石进口国。拿到这些“桂冠”的一起，我国也顶着一顶“钢铁能耗全球榜首”的帽子，在首要炼钢国中，我国吨钢能耗排在首位，是日本的3倍，美国的1.7倍。而非高炉炼铁技能的首要优势就是节能环保。力拓矿业集团亚洲及我国区总裁路久成说，力拓的HIsmelt技能，不只比奥钢联的COREX技能能耗低，也比国际上绝大多数传统高炉炼铁技能能耗低20%左右，废气排放更是远远低于高炉炼铁。
工业炉的发展历史
2018-12-28 09:57:24
工业炉的发明和开展对人类前进起着十分重要的作用。我国在商代呈现了较为完善的炼铜炉，炉温到达1200℃，炉子内径达0.8米。在春秋战国时期，大家在熔铜炉的基础上进一步把握了进步炉温的技能，然后出产出了铸铁 1794年，世界上呈现了熔炼铸铁的直筒形冲天炉。后到1864年，法国人马丁运用英国人西门子的蓄热式炉原理，缔造了用气体燃料加热的第一台炼钢平炉。他运用蓄热室对空气和煤气进行高温预热，然后确保了炼钢所需的1600℃以上的温度。1900年前后，电能供应逐渐足够，开始运用各种电阻炉、电弧炉和有芯感应炉。 二十世纪50年代，无芯感应炉得到迅速开展。后来又呈现了电子束炉，运用电子束来冲击固态燃料，能强化外表加热和熔化高熔点的资料。用于铸造加热的炉子最早是手锻炉，其作业空间是一个凹形槽，槽内填入煤炭，焚烧用的空气由槽的下部供入，工件埋在煤炭里加热。这种炉子的热效率很低，加热质量也欠好，并且只能加热小型工件，以后开展为用耐火砖砌成的半封闭或全封闭炉膛的室式炉，可以用煤，煤气或油作为燃料，也可用电作为热源，工件放在炉膛里加热。 为便于加热大型工件，又呈现了适于加热钢锭和大钢坯的台车式炉，为了加热长形杆件还呈现了井式炉。20世纪20年代后又呈现了可以进步炉子出产率和改进劳动条件的各种机械化、主动化炉型。 工业炉的燃料也跟着燃料资本的开发和燃料变换技能的前进，而由选用块煤、焦炭、煤粉等固体燃料逐渐改用发生炉煤气、城市煤气、天然气、柴油、燃料油等气体和液体燃料，并且研制出了与所用燃料相适应的各种焚烧设备。 工业炉的构造、加热工艺、温度操控和炉内气氛等，都会直接影响加工后的产品质量。在铸造加热炉内，进步金属的加热温度，可以下降变形阻力，但温度过高会引起晶粒长大、氧化或过烧，严重影响工件质量。在热处理过程中，假如把钢加热到临界温度以上的某一点，然后俄然冷却，就能进步钢的硬度和强度;假如加热到临界温度以下的某一点后缓慢冷却，则又能使钢的硬度下降而使耐性进步。 为了取得尺度准确和外表光洁的工件，或者为了削减金属氧化以到达维护模具、削减加工余量等意图，可以选用各种少无氧化加热炉。在敞焰的少无氧化加热炉内，运用燃料的不完全焚烧发生复原性气体，在其中加热工件可使氧化烧损率下降到0.3%以下。 可控气氛炉是运用人工制备的气氛，通入炉内可进行气体渗碳、碳氮共渗、亮光淬火、正火、退火等热处理：以到达改动金相安排、进步工件机械性能的意图。在活动粒子炉中，运用燃料的焚烧气体，或外部施加的其他流化剂，强行流过炉床上的石墨粒子或其他慵懒粒子层，工件埋在粒子层中能完成强化加热，也可进行渗碳、氮化等各种无氧化加热。在盐浴炉内，用熔融的盐液作为加热介质，可防止工件氧化和脱碳。在冲天炉内熔炼铸铁，往往遭到焦炭质量、送风方法、炉料情况和空气温度等条件的影响，使熔炼过程难于安稳，不易取得优质铁水。热风冲天炉能有效地进步铁水温度、削减合金烧损、下降铁水氧化率，然后能出产出高档铸铁。 跟着无芯感应炉的呈现，冲天炉有逐渐被替代的趋势。这种感应炉的熔炼作业不受任何铸铁等级的限制，可以从熔炼一种等级的铸铁，很快变换到熔炼另一种等级的铸铁，有利于进步铁水的质量。一些特种合金钢，如超低碳不锈钢以及轧辊和汽轮机转子等用的钢，需要将平炉或通常电弧炉熔炼出的钢水，在精粹炉内经过真空除气和氩气搅动去杂，进一步精粹出高纯度、大容量的优质钢水。 火焰炉的燃料来历广，报价低，便于量体裁衣采取不一样的构造，有利于下降出产费用，但火焰炉难于完成准确操控，对环境污染严重，热效率较低。电炉的特点是炉温均匀和便于完成主动操控，加热质量好。按能量变换方法，电炉又可分为电阻炉、感应炉和电弧炉。 以单位时间单位炉底面积计算的炉子加热能力称为炉子出产率。炉子升温速度越快、炉子装载量越大，则炉子出产率越高。在通常情况下，炉子出产率越高，则加热每千克物料的单位热量耗费也越低。因而，为了下降能源耗费，应该满负荷出产，尽量进步炉子出产率，一起对焚烧设备实行燃料与助燃空气的主动份额调理，以防止空气量过剩或缺乏。此外，还要削减炉墙蓄热和散热丢失、水冷构件热丢失、各种开口的辐射热丢失、离炉烟气带走的热丢失等。 金属或物料加热时吸收的热量与供入炉内的热量之比，称为炉子热效率。接连式炉比接连式炉的热效率高，因为接连式炉的出产率高，并且是不接连作业的，炉子热准则处于安稳状况，没有周期性的炉墙蓄热丢失，还因为炉膛内部有一个预热炉料的区段，烟气有些余热为因为炉膛内部有一个预热炉料的区段，烟气有些余热为入炉的冷工件所吸收，下降了离炉烟气的温度。 以完成炉温、炉气氛或炉压的主动操控。
工业炉的介绍
2018-12-13 11:40:38
工业炉是在工业生产中，利用燃料燃烧或电能转化的热量，将物料或工件加热的热工设备。广义地说，锅炉也是一种工业炉，但习惯上人们不把它包括在工业炉范围内。 工业炉的主要组成部分有：工业炉砌体、工业炉排烟系统、工业炉预热器和工业炉燃烧装置等。机械工业应用的工业炉有多种类型，在铸造车间，有熔炼金属的冲天炉、感应炉、电阻炉、电弧炉、真空炉、平炉、坩埚炉等；有烘烤砂型的砂型干燥炉、铁合金烘炉和铸件退火炉等；在锻压车间，有对钢锭或钢坯进行锻前加热的各种加热炉，和锻后消除应力的热处理炉；在金属热处理车间，有改善工件机械性能的各种退火、正火、淬火和回火的热处理炉；在焊接车间，有焊件的焊前预热炉和焊后回火炉；在粉末冶金车间有烧结金属的加热炉等。 工业炉还广泛应用于其他工业，如冶金工业的金属熔炼炉、矿石烧结炉和炼焦炉；石油工业的蒸馏炉和裂化炉；煤气工业的发生炉；硅酸盐工业的水泥窑和玻璃熔化、玻璃退火炉；食品工业的烘烤炉等。 工业炉的创造和发展对人类进步起着十分重要的作用。中国在商代出现了较为完善的炼铜炉，炉温达到1200℃，炉子内径达0.8米。在春秋战国时期，人们在熔铜炉的基础上进一步掌握了提高炉温的技术，从而生产出了铸铁。 1794年，世界上出现了熔炼铸铁的直筒形冲天炉。后到1864年，法国人马丁运用英国人西门子的蓄热式炉原理，建造了用气体燃料加热的第一台炼钢平炉。他利用蓄热室对空气和煤气进行高温预热，从而保证了炼钢所需的1600℃以上的温度。1900年前后，电能供应逐渐充足，开始使用各种电阻炉、电弧炉和有芯感应炉。 二十世纪50年代，无芯感应炉得到迅速发展。后来又出现了电子束炉，利用电子束来冲击固态燃料，能强化表面加热和熔化高熔点的材料。 用于锻造加热的炉子最早是手锻炉，其工作空间是一个凹形槽，槽内填入煤炭，燃烧用的空气由槽的下部供入，工件埋在煤炭里加热。这种炉子的热效率很低，加热质量也不好，而且只能加热小型工件，以后发展为用耐火砖砌成的半封闭或全封闭炉膛的室式炉，可以用煤，煤气或油作为燃料，也可用电作为热源，工件放在炉膛里加热。 为便于加热大型工件，又出现了适于加热钢锭和大钢坯的台车式炉，为了加热长形杆件还出现了井式炉。20世纪20年代后又出现了能够提高炉子生产率和改善劳动条件的各种机械化、自动化炉型。 工业炉的燃料也随着燃料资源的开发和燃料转换技术的进步，而由采用块煤、焦炭、煤粉等固体燃料逐步改用发生炉煤气、城市煤气、天然气、柴油、燃料油等气体和液体燃料，并且研制出了与所用燃料相适应的各种燃烧装置。 工业炉的结构、加热工艺、温度控制和炉内气氛等，都会直接影响加工后的产品质量。在锻造加热炉内，提高金属的加热温度，可以降低变形阻力，但温度过高会引起晶粒长大、氧化或过烧，严重影响工件质量。在热处理过程中，如果把钢加热到临界温度以上的某一点，然后突然冷却，就能提高钢的硬度和强度；如果加热到临界温度以下的某一点后缓慢冷却，则又能使钢的硬度降低而使韧性提高。 为了获得尺寸精确和表面光洁的工件，或者为了减少金属氧化以达到保护模具、减少加工余量等目的，可以采用各种少无氧化加热炉。在敞焰的少无氧化加热炉内，利用燃料的不完全燃烧产生还原性气体，在其中加热工件可使氧化烧损率降低到0.3%以下。 可控气氛炉是使用人工制备的气氛，通入炉内可进行气体渗碳、碳氮共渗、光亮淬火、正火、退火等热处理：以达到改变金相组织、提高工件机械性能的目的。在流动粒子炉中，利用燃料的燃烧气体，或外部施加的其他流化剂，强行流过炉床上的石墨粒子或其他惰性粒子层，工件埋在粒子层中能实现强化加热，也可进行渗碳、氮化等各种无氧化加热。在盐浴炉内，用熔融的盐液作为加热介质，可防止工件氧化和脱碳。 在冲天炉内熔炼铸铁，往往受到焦炭质量、送风方式、炉料情况和空气温度等条件的影响，使熔炼过程难于稳定，不易获得优质铁水。热风冲天炉能有效地提高铁水温度、减少合金烧损、降低铁水氧化率，从而能生产出高级铸铁。 随着无芯感应炉的出现，冲天炉有逐步被取代的趋势。这种感应炉的熔炼工作不受任何铸铁等级的限制，能够从熔炼一种等级的铸铁，很快转换到熔炼另一种等级的铸铁，有利于提高铁水的质量。一些特种合金钢，如超低碳不锈钢以及轧辊和汽轮机转子等用的钢，需要将平炉或一般电弧炉熔炼出的钢水，在精炼炉内通过真空除气和氩气搅动去杂，进一步精炼出高纯度、大容量的优质钢水。 工业炉按供热方式分为两类：一类是火焰炉(或称燃料炉)，用固体、液体或气体燃料在炉内的燃烧热量对工件进行加热；第二类是电炉，在炉内将电能转化为热量进行加热。 火焰炉的燃料来源广，价格低，便于因地制宜采取不同的结构，有利于降低生产费用，但火焰炉难于实现精确控制，对环境污染严重，热效率较低。电炉的特点是炉温均匀和便于实现自动控制，加热质量好。按能量转换方式，电炉又可分为电阻炉、感应炉和电弧炉。 工业炉按热工制度又可分为两类：一类是间断式炉又称周期式炉，其特点是炉子间断生产，在每一加热周期内炉温是变化的，如室式炉、台车式炉、井式炉等；第二类是连续式炉，其特点是炉子连续生产，炉膛内划分温度区段。在加热过程中每一区段的温度是不变的，工件由低温的预热区逐步进入高温的加热区，如连续式加热炉和热处理炉、环形炉、步进式炉、振底式炉等。 以单位时间单位炉底面积计算的炉子加热能力称为炉子生产率。炉子升温速度越快、炉子装载量越大，则炉子生产率越高。在一般情况下，炉子生产率越高，则加热每千克物料的单位热量消耗也越低。因此，为了降低能源消耗，应该满负荷生产，尽量提高炉子生产率，同时对燃烧装置实行燃料与助燃空气的自动比例调节，以防止空气量过剩或不足。此外，还要减少炉墙蓄热和散热损失、水冷构件热损失、各种开口的辐射热损失、离炉烟气带走的热损失等。 金属或物料加热时吸收的热量与供入炉内的热量之比，称为炉子热效率。连续式炉比间断式炉的热效率高，因为连续式炉的生产率高，而且是不间断工作的，炉子热制度处于稳定状态，没有周期性的炉墙蓄热损失，还由于炉膛内部有一个预热炉料的区段，烟气部分余热为由于炉膛内部有一个预热炉料的区段，烟气部分余热为入炉的冷工件所吸收，降低了离炉烟气的温度。 为了使炉温恒定和实现规定的升温速度，除必须根据工艺要求、预热器和炉用机械型式、燃料和燃烧装置类别、工业炉排烟方式等确定优良的炉型结构外，还需要对燃料和助燃空气的流量和压力，或对电功率等可控变量通过各种控制单元进行相互调节，以实现炉温、炉气氛或炉压的自动控制。.
铁合金焦基础知识
2019-03-14 10:38:21
铁合金焦是用于矿热炉冶炼铁合金的焦炭。铁合金焦在矿热炉中作为固态复原剂参与复原反响，反响主要在炉子中下部的高温区进行。以冶炼硅铁合金为例，其反响式为SiO2（液）+2C（固）=Si（液）+2CO（气），跟着反响的进行，焦炭中的固定碳不断耗费，主要以CO方式从炉顶逸出。焦炭灰份中的三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁和等，部分或大部分被复原出来，进入合金中；未参与反响的部分进入炉渣。焦炭中的硫和硅生成硫化硅和二硫化硅后挥发掉。冶炼不同种类的铁合金，对焦炭质量的要求纷歧，出产硅铁合金时对焦炭质量要求最高，所以能满意硅铁合金出产的铁合金焦，一般也能满意其他铁合金出产的要求。
硅铁合金出产对焦炭的要求是：固定碳含量高，灰份低，灰中有害物质三氧化二铝和等的含量要少，焦炭反响性好，焦炭电阻率特别是高温电阻率要大，挥发份要低，有恰当的强度和粮食的块度，水分少而安稳。
我国冶标（YB/T034-92）规则了铁合金焦的技能要求，要求粒度为2-8mm，8-20mm，8-25mm。
锰矿石冶炼富锰渣和生铁工艺流程
2019-01-04 17:20:18
锰矿石冶炼富锰渣和生铁工艺流程： 小高炉开启，原材料：锰矿石、焦炭。选择合量41以上的锰矿石(mn：23左右，fe：18左右).和碳质还原剂(通常用二级焦碳).原矿石和焦炭的配比为3.5：1，加进治炼炉里，经过炉加热炼两个小时成液体状。经管道流进指定的加有耐热材料的模具里(生铁重些从底下的口子流出.富锰渣从上面口子流出) 冷却后得到富锰渣和生铁。富锰渣和生铁出炉比例约为10：1。1.5吨原矿石经冶炼得到约一吨富锰渣和0.1吨生铁及付生铁。 冶炼一万吨原矿石需要消耗约三千吨二级焦炭。锰矿原矿石价格：锰矿石(mn：23，fe：18) 400元/吨 加减一度锰50元，加减一度铁15元。 二级焦炭：1300元/吨 一级焦炭：1800元/吨富锰渣(mn：33)：1150元/吨. 生铁(含碳量2.5%--4%)：2750/吨小高炉锰矿原矿石富锰渣焦炭生铁
锰硅合金冶炼工艺操作(一)
2019-01-08 09:52:46
锰硅合金的生产与电炉高碳锰铁一样都是在矿热炉内进行的，采用有渣法冶炼。主要采用焦炭作还原剂，锰矿石、富锰渣和硅石作原料，石灰或白云石作熔剂在电炉内连续生产，操作方法与高碳锰铁相同；渣铁比受锰矿的金属含量波动影响较大，锰矿品位高，渣量则少，反之渣量就多，波动范围一般为0.8~1.5。 炉况掌握比冶炼高碳锰铁困难一些，为此在操作上更要求精心细致，正确地判断炉况并及时处理。为保证冶炼过程正常进行，在操作中需要特别重视还原剂的用量和炉渣成分。 一、炉况正常的标志和熔池结构 正常炉况的标志是:电极的插入深度合适，炉料均匀下沉，炉口冒火均匀，产品和炉渣成分稳定，各项技术经济指标良好。生产中密切观察炉况，及时正确地调整配料比例是保证正常炉况的关键。 锰硅合金矿热炉熔池是由炉料区、焦炭区、冶炼区和合金池四个不同区域构成。如图1所示，在炉料区锰和铁的高价氧化物被还原成低价氧化物，MnO与SiO2结合成复合硅酸盐，并在1250~1300℃熔化，锰和硅的还原主要是在焦炭区和冶炼区之间进行的。 二、焦炭层的作用 焦炭层对锰硅合金的冶炼是否正常起着关键的作用。焦炭层处于固态的炉料层与液态的冶炼层之间，其厚度和部位决定了电极工作端的位置和电炉操作的稳定性，不同容量或不同工艺参数的锰硅电炉都有着各自的最佳焦炭层厚度和部位。最佳焦炭层部位保证了电极能够在炉料中插入足够的深度和炉况的顺行；最佳的焦炭层厚度则保证MnO,SiO2等氧化物的直接还原反应得以顺利进行及其还原过程的稳定性。选择合适的焦炭粒度，适当的配炭量是维持焦炭层一定的厚度和部位的主要方式之一。[next] 三、配炭量对焦炭层和炉况的作用与影响 当炉料中的配炭量过量时，炉料电阻率减小，导电性增强，电表电流上涨，电极上抬，焦炭层增厚，焦炭层的部位上移，炉膛熔池坩埚缩小，刺火塌料现象增多，合金含硅量偏高。这种现象如果持续下去，则会由于电极插入深度不够，使高温区上移，炉口温度升高，电极上抬严重，炉内塌料增多，炉底温度降低SiO2得不到充分还原，合金中含硅量反而下降，同时出铁排渣不畅。对于封闭炉则会出现炉气压力升高且不稳定的现象。当炉况出现上述特征时，就可以判断为还原剂过剩，必须在料批中减碳，必要时配入不带焦炭的料批。 当炉料中焦炭量不足时，就会引起焦炭层减薄，此时虽然电极插入较深，但负荷会不足，炉料消耗速度慢，炉口翻渣频繁，炉口火焰低、发暗。由于还原剂不足，人炉SiO2还原率降低，炉渣中的SiO2和MnO含量增高。合金中的锰、硅含量偏低，磷含量升高，这时料批中应增加焦炭的配入量，或者单独附加焦炭。 因此，计算配料比，特别是还原剂焦炭的用量直接关系到合金的质量和炉况的顺行。焦炭层的厚度和部位不仅决定于配碳量，还决定于锰矿和焦炭的性质及粒度，以及电炉容量的大小和其他一些因素。在某一特定电炉和同样的原材料条件下，就主要决定于焦炭粒度和出铁工艺。 配碳量是先使用公式计算，再综合考虑炉子上的一些实际情况，进行具体修正后确定。例如炉渣碱度高时渣液较稀，出炉时带走的生料较多，配碳量可以稍多些；又比如炉眼较大时，出炉带走的残余焦炭较多，配碳量也应适当多一些。 四、矿渣碱度对炉况的作用与影响 在冶炼原理中已经介绍了锰和硅都是从液态硅酸锰中还原出来的。由于SiO2比MnO难还原得多，当SiO2能够被大量还原时，MnO的还原也是比较充分的。 为促使SiO2充分还原，需要提高SiO2的活度系数，炉渣碱度选择似乎应该越低越好；但是当碱度小于0.5时，虽然SiO2的活度大，但其炉渣的粘度也大(图2)，熔液中SiO2的传质速度低；沪渣的导电性变差。炉内温度梯度大，距离电极稍远的一些区域渣液温度降低；还原SiO2所需的温度不够SiO2还原困难，硅的回收率降低；粘稠炉渣中的一些高熔点物质如SiC等在炉内积存结瘤，难以排出炉外。具体表现为：渣液粘稠，出炉排渣困难，排渣不彻底，熔池坩埚缩小，化料速度趋缓，生产效率低，合金中的硅低碳高，炉渣跑锰损失增大。 向炉料中添加适量的石灰或白云石等碱性物质，有利于改善炉渣的流动性和导电性，提高SiO2的还原率，改善炉况，提高产品冶炼的技术经济指标。[next] 当碱度小于0.75时,锰的回收率随碱度的提高而提高,硅的回收率也随着碱度的提高也有所提高(图3和图4).这说明在规定的限度范围内提高碱度可以改善炉渣的导电性和流动性，使输往炉内的电能可以在较大的范围内均匀分布，减小炉内反应区的温度梯度，有利于加快SiO2的传质速度，而不会由于碱度的提高SiO2活度下降而恶化SiO2还原的热力学条件。需要特别指出的是，为了提高炉渣碱度，不能只靠增加碱性物质来实现，重要的是要提高SiO2还原率。只有在提高SiO2还原率的前提下，炉渣跑锰量才低。单凭增加炉料中CaO，MgO的含量来提高炉渣碱度，往往限制了SiO2还原，也不能提高锰的回收率。通过增加炉料中的n(CaO+MgO)/n(SiO2)比值来提高炉渣碱度，其增加值是有限的，并且在这种情况下不但炉渣跑锰不低，渣量增大，而且由于SiO2活度随着碱度的提高而越来越小，SiO2还原的热力学条件严重恶化，导致硅的回收率迅速降低。分析图5可以得出如下结论：在生产锰硅合金时较高或合适的炉渣碱度是凭SiO2的还原度来达到的，只有SiO2的还原率得到提高，锰的回收率才能得到真正提高。 碱度过高时，成渣温度降低，炉内温度提不高，加上CaO与SiO2结合成硅酸钙，这些都造成SiO2还原的困难，合金含硅量上不去。此外，碱度过高，渣液过稀，不仅出炉时带走的生料多，而且出铁口容易烧坏，炉眼不好堵，因此，碱度太高不好。
高炉锰铁的生产---高炉锰铁冶炼操作
2019-01-25 15:49:34
锰铁高炉冶炼操作与生铁高炉相似，但锰铁高炉具有以下不同特点： ①锰矿中MnO含量较铁矿中FeO含量低，MnO较FeO难还原。冶炼过程中渣量大，锰的回收率较低。 ②由于锰与氧的亲和力比铁强，还原MnO时需要较高的温度和较大的能量，因此高炉锰铁的冶炼焦比要比生铁冶炼高得多，焦炭负荷轻。 ③由于焦比高、焦炭负荷轻，焦炭和矿石之间粒度相差大。边缘气流易于发展，造成煤气流紊乱，易产生偏行管道。 ④锰铁高炉煤气量大，发热值高，造成炉顶温度高，煤气含尘量大，净化困难。 ⑤炉衬侵蚀快，炉底易堆积，使得炉衬寿命低于生铁高炉。 以上特点决定了锰铁高炉的操作制度有别于生铁高炉而具有自身的特点。 1.高炉锰铁冶炼的装料制度 高炉锰铁冶炼中原料、燃料及熔剂的装入方法直接影响高炉断面料层分布及上升煤气流的分布，高炉装料制度包括料线、料批、装料顺序和布料器工作制度。 (1)料线，即大钟下降后的下沿至料面距离，根据锰矿粒度小、密度大、滚动性差，焦炭粒度大、滚动性好的特点，锰铁高炉的料线选在碰焦点以下，通过反弹布料，使矿石布到边缘，焦炭布到中心，有利于中心煤气流的发展。 (2)批重,指每一批料矿石重量。小料批加重边缘，大料批发展边缘。根据锰铁高炉的冶炼特点，一般采用小料批加重边缘。 (3)装料顺序,指一批料中矿石、焦炭、熔剂装入料斗的顺序。矿石先装为正装(加重边缘)，焦炭先装为倒装(发展边缘)。此外还有分装、半正装、半倒装等。 (4)布料器工作制度,采用布料器是使炉料在高炉断面分布均匀的一项措施，它还可用来纠正炉料下降和煤气上升的不均匀。锰铁高炉通常采用六点式布料器布料，即每批料旋转60度。 生产实践证明：锰铁高炉采用深料线、较小料批、正装或正分装为主的装料制度有利于炉况顺行。 2.送风制度 锰铁高炉的送风制度直接影响煤气的初始分布及炉况。送风制度的确定体现为鼓风动能，即风压、风量、风温及风口尺寸等参数的选择。 在原料强度好、粒度均匀且粉末少的情况下，可采用大风量及较小风速(大风口)。反之则采用小风量、较大风速(小风口)。高炉容积与鼓风动能成正比。即高炉容积越大、鼓风动能也越大。冶炼产品含Mn量越高，炉缸越易堆积，为此需要的鼓风动能也越大。 在高炉锰铁冶炼中，为保炉缸活跃，要采取措施吹透中心。除力争全风操作外，还应保持较高风速和较大的鼓风动能，以及调节风口长度和角度来实现这一目的。 3.热制度 高炉锰铁冶炼的热制度是指冶炼中炉温水平及维持手段。炉温水平的确定应建立在保证锰的还原率及有利于降低焦比的基础上。 炉温的高低主要取决于焦炭负荷、风温、煤气热能和化学能的利用情况。 焦炭负荷与矿石中的锰、铁含量，冶炼中的渣量，熔剂消耗量以及风温、高炉容积和工作状态有关。在以上条件较稳定的前提下，应保持较合适而稳定的焦炭负荷。当以上条件变化时应根据变化相应调整焦炭负荷，以保证炉温的稳定。 在高炉锰铁冶炼中，热风带入的热量是高炉热量的主要来源之一。提高风温可降低焦比，减少煤气生成量，有利炉况顺行。因此在设备条件许可下应尽量提高风温。 4.造渣制度 高炉锰铁造渣制度与原料条件有关。当锰矿品位高，Mn,Fe质量比高时，可采用无熔剂或少熔剂法生产高碳锰铁，此时炉渣为低磷、低铁富锰渣，可作为硅锰合金的原料。我国锰矿石含锰品位低，国内以熔剂法生产高碳锰铁，以碱性渣操作为主。炉渣碱度一般控制在生产实践表明：渣中MgO含量由5%提高到8%时，渣中MnO由8%降至5%。为此，在高炉锰铁冶炼中合适的炉渣成分为:CaO为30%~44%;SiO2为25%~30%;MgO为8%~12%;Al2O3为10%~15%,MnO为3%~7%。
脱铁除磷过程的配料计算
2019-01-29 10:09:41
稀土精矿球团脱铁除磷制备稀土精矿渣过程中，各种原料的入炉配比必须经过准确的计算，所用原料要进行化学分析。当稀土精矿球团中铁、磷、锰、钛全部为碳还原时，则焦炭量可按下式计算。
C=Q（0.21Fe＋0.22Mn＋0.97P＋0.5Ti） [1]C固（1－A）
式中 C——焦炭入炉量，kg；
Q——稀土精矿球团入炉量，kg；
C固——焦炭中含碳量，%；
A——焦炭烧损量，%；
Fe、Mn、P、Ti——分别为稀土精矿球团中根据化学分析数据换算出的含铁、锰、磷、钛元素，%。
在实际生产中，为了简化计算过程，焦炭加入量可按下列经验公式计算：
C=1.2Q（0.58Fe＋0.32P） [2]
式中 C——焦炭入炉量，kg;
Q——稀土精矿球团入炉量,kg；
Fe、P——分别为稀土精矿球团中含铁、磷量，%。
为了提高铁、锰和钛等的还原率，可向炉内加入占稀土精矿球团总量2%～3%的75硅铁。如果稀土精矿含铁量低于6%，可以加入占稀土精矿球团量2%～5%的生铁或废钢。
高炉锰铁的生产---高炉锰铁冶炼用原料
2019-01-25 15:49:34
高炉锰铁冶炼用原料主要有锰矿、焦炭和熔剂。 1.锰 矿 高炉冶炼用的锰矿有氧化矿、碳酸盐矿、焙烧矿和烧结矿。 矿石中的锰是高炉锰铁冶炼中的主要回收元素。锰矿石含锰量的高低直接影响锰铁冶炼技术经济指标。高炉生产实践表明，锰矿中含锰量波动1%，焦比波动50~80kg,产量波动3%~5%，因此对入炉矿中含锰量要求越高越好。 锰矿中SiO2的含量是影响渣量的主要因素。据分析，入炉锰矿中的m(SiO2)/m(Mn)波动10%，相当于含锰量波动1%，应当尽量选用m(SiO2)/m(Mn)低的矿石入炉。我国各厂家入炉混合矿的m(SiO )/m(Mn)一般控制在0.3~0.8。 锰矿中的m(Mn)/m(Fe)决定产品的含锰量，生产不同牌号的锰铁，需用不同m(Mn)/m(Fe)比值的锰矿。 锰矿中的磷是高炉锰铁生产中的控制元素，希望越低越好。磷在钢铁产品中大都属有害元素。磷在高炉冶炼中理论上百分之百还原。因此锰铁产品中的磷含量取决于矿石、焦炭中的含磷量。但在高炉冶炼中，Mn的回收率和锰矿石的品位会在较大范围内变化，因此产品中的含磷量也随之变化。 锰矿石中允许的含磷量按下式计算： w(P矿)={[P]/np-(w′pK+w″pФ+w″pD)}÷H 式中 w(P矿)——入炉锰矿石的含磷量，%； [P]——产品中允许含磷量上限，%； np——磷在高炉中的还原率(理论上100%，实际上80%左右)； w′p,w″p,w″p——分别为焦炭，熔剂 和其他附加物的含磷量，%； H,K,Ф,D——分别为冶炼每吨锰铁所需矿石、焦炭、熔剂和其他附加物单耗，kg/t. 某厂高炉锰铁冶炼对入炉锰矿的m(Mn)/m(Fe)及m(P)/m(Mn)要求下见表。 各牌号高炉锰铁对锰矿m(Mn)/m(Fe)、m(P)/m(Mn)的要求牌号锰铁成分 (%)对入炉锰矿要求MnPm(Mn)m(P)/m(Mn)Ⅰ组Ⅱ组m(Fe)Ⅰ组Ⅱ组≥≤≥≤FeMn78780.330.56.220.003750.00493FeMn74740.380.54.680.003960.00521FeMn68680.40.63.590.004410.00662FeMn64640.40.62.90.004690.00703FeMn58580.50.62.380.006250.0075
锰矿中的铅在冶炼时易还原也易挥发，还原后沉积在炉底，严重时会破坏炉底，炉温高时易挥发，在高炉上部结瘤。一般为要求锰矿中Pb含量＜0.1%。锰矿中的锌易挥发在高炉上部沉积，对炉墙砖衬和炉壳有破坏作用，也可能和炉衬混合形成炉瘤。通常要求锰矿中Zn含量＜0.2%。 锰矿石入炉粒度一般为5~60mm，含粉率要求小于5%。 2.焦 炭 焦炭在高炉冶炼中不但是还原剂和发热剂，而且是整个高炉料柱的骨架。焦炭质量的好坏一方面要看其化学成分，另一方面要看其物理性能——粒度和强度。锰铁高炉冶炼用焦炭主要有冶金焦、气煤焦和土焦。不同焦炭质量差别较大，使用时应综合考虑。 对焦炭的基本技术要求： (l)高而稳定的固定碳含量。固定碳含量越高，作为还原剂和发热剂的能力越大，对降低焦比，改善技术经济指标有利。 (2)较低的灰分可以减少渣量及灰分带入的磷含量。 (3)较高的机械强度，可防止和减轻焦炭在炉内下降过程中产生粉末、恶化料柱透气性。挥发分低的焦炭机械强度比较好。 焦炭中的水分虽然对高炉冶炼过程无影响，但水分波动会影响配料的准确性。因此，希望焦炭水分稳定为好。焦炭入炉粒度一般为20~60mm。 3.熔 剂 高炉锰铁冶炼所用熔剂为石灰石、生石灰、白云石等。 对石灰石和生石灰要求CaO含量越高越好。CaO含量高，带入的渣量相对减少。使用白云石调节渣时，要求白云石的MgO含量尽量高。 熔剂入炉粒度要求：石灰石和白云石15~75mm，生石灰为20~l00mm，小高炉偏下限，中型高炉偏上限。
富锰渣冶炼的有关计算
2019-01-25 15:49:32
一、高炉冶炼富锰渣的配料计算 正常炉况下的富锰渣成分，主要决定于配矿，富锰渣中的锰主要决定于矿石含锰量和锰铁比，或锰加铁总量。富锰渣中的磷含量和铁含量主要决定于炉温，前者主要由配料控制，后者主要由操作控制。在正常炉况下，都不会造成铁、磷出格，因此主要是搞好配料计算以解决锰合格问题。 1)配料计算的一般过程 (1)首先决定各元素和氧化物的分配率，根据理论分析和生产实践，各元素和氧化物的分配如表1。表1 富锰渣治炼各元素和氧化物的分配元素和氧化物入渣率/%入铁率/%吹损/%Mn85～903～83～8Fe2～585～903～8P2～585～903～8Al2O3,CaO,MgO92～9703～8SiO2其余以Si0.5计3～8
(2)确定矿石配比 ①根据原料的化学成分，确定初步配比。 ②计算入炉混合矿成分(用加权平均法)。 ③根据数理统计，含量35%的富锰渣入炉矿石的Mn和Fe的关系式如下： m(Fe)≥81.5-2.6m(Mh矿) 式中:m(Mn矿)为计算出的混合矿含锰量；m(Fe)为混合矿含m(Mn矿)时，得到含Mn35%的富锰渣要求含Fe的最小值。 计算确认m(Fe矿)≥m(Fe)时，一般可得到合格富锰渣。 (3)确定焦炭负荷。焦炭负荷根据生产实践经验来确定，理论计算复杂，日常生产中极少应用。焦炭负荷与入炉矿石含铁密切相关，一般混合矿含铁高，焦炭负荷轻。一般矿石含铁量20%左右，焦炭负荷取3~3.5，当含铁30%左右时，焦炭负荷取2.5~3.0。 (4)富锰渣和副产生铁成分的计算 ①以100kg矿石和相应的焦炭量，按入渣率计算成渣物量，并将其中锰、铁和磷换算成低价氧化物。 ②各种渣物量相加即为100kg矿石的渣量，然后进一步计算成分。 ③由渣量计算焦比和矿比。 ④同样以100kg矿石和相应的焦炭量，按入铁率计算铁量，并以生铁含碳4.5%折算出100kg矿石所得的铁量。 ⑤检验渣成分是否合格，若合格就计算出铁渣比。锰成分不合格或渣中A12O3大于20%，则调整配比后，再进行计算。 2)富锰渣配矿计算实例 以A,B,C三种不同类型的矿配矿，冶炼含锰35%以上，38%以下的富锰渣。[next] (1)矿石成分及焦炭成分见表2。表2 矿石成分及入炉混合矿成焦炭灰分及成分（%）矿种MnFePSiO2CaOMgOAl2O3配比A28.015.00.2525.01.00.57.060B18.534.00.110.02.01.58.030C28.527.50.19.501.50.54.510混合矿25.1521.950.1918.951.350.87.05100焦炭灰分（含量20%） 0.2508.0 42.0
(2)拟定配矿比为:A矿60%，B矿30%，C矿10%； (3)计算入炉混合矿成分，m(Mn)/m(Fe)=1.14,W(Mn+Fe)=47.1%; (4)计算m(Fe):m(Fe)=81.5-2.6 m(Mn矿)=16.11，m(Fe矿)≥m(Fe) 可知冶炼所得的富锰渣可以含Mn量≥35% (5)计算富锰渣成分 ①假定焦炭负荷为3.3，即100kg矿石需用30kg焦炭。 ②按100kg矿石和相应30kg焦炭计算渣量。 a.进入渣中的锰和氧化亚锰(锰入渣率按90%计算)。 m(Mn)=25.15×90%=22.64kg m(MnO)=22.64×71÷55=29.22kg b.进入渣中的铁和氧化亚铁(铁入渣率取3%计算)。 m(Fe)=21.95×3%=0.66kg m(FeO)=0.66×72÷56=0.8kg c.进入渣中的SiO2量，以SiO2入渣，其总量是入炉量的95%。 计算铁量，副产品铁含量80%~90%，以88%计算，铁元素进入生铁取92%计算， 则生铁量为:Q=21.95×92%÷88%=22.9kg 生铁Si含量为0.5%，则铁中Si量为 m(Si)=22.94×0.5%=0.12kg 还原需要SiO2量为 0.12×60÷28=0.25kg 则进入渣中的SiO2量： m(SiO2)=18.95×95%+30×20%×50%×95%-0.25 =20.6kg d.进入渣中的Al2O3量，Al2O3入渣率取95%计： m(Al2O3)=7.05×95%+30×20%×42%×95%=9.09kg e.进入渣的CaO和MgO量，CaO,MgO的入渣率取95%计： m(CaO)=1.35×95%+30×20%×8%×95%=1.73kg m(MgO)=0.8×95%=0.76kg f.进入渣中的P2O5量 m(P2O5)=(0.19+30×20%×0.2%)×3%×144÷62 =0.014kg表3 富锰渣量及成分成分MnOFeOSiO2Al2O3CaOMgO质量/kg29.20.8420.69.091.730.76含量/%46.951.3433.114.62.771.22成分P2O5总和m(Mn)m(Fe)m(P) 质量/kg0.01462.2422.640.660.0075 含量/%0.02810036.361.050.012
[next]
(6)检验:富锰渣m(CaO+MgO)/m(SiO2)=0.12,m(SiO2)/m(Al2O2)=2.26,含Mn,Fe,P均符合要求。 (7)副产生铁成分计算 a.锰入铁量，锰入铁率取5% m(Mn)=25.15×5%=1.26kg b.铁入铁量，铁入铁率取92%计 m(Fe)=21.95×92%=20.19kg c.还原入铁的Si量 m(Si)=0.12kg d.P入铁量，P入铁率取92%计 m(P)=(0.19+30×20%×0.2%)×92%=0.19kg表4 生铁量与成分表元素MnFeSiPC总和质量/%1.2620.190.120.190.12522.89含量/%5.5488.20.520.834.9499.99
(8)矿比、焦比计算 矿比:1000÷62.24×100=1607kg/t 焦比:1607÷3.3=487kg/t 二、电炉富锰渣冶炼配料计算 比实例介绍一种简易计算方法 1)计算的原始条件 (1)锰矿石的化学成分 化学成分 Mn Fe P SiO2 Al2O3 CaO MgO 含量/% 24.50 31.00 0.03 12.5 12.5 0.6 0.5 (2)焦炭成分 固定碳:80%;灰分:17%表5 各元素的分配率/%项目MnFeP炉渣中8555生铁中139575挥发2 20
(3)焦炭的利用率为92%。 (4)设定由Fe2O3→FeO和MnO2→Mn3O4全为受热分解，不直接消耗焦炭。而由FeO→Fe,Mn3O4→MnO和MnO→Mn全部用焦炭还原。Si和P等还原耗焦炭甚少，由电极消耗来补充，而不另外耗焦炭，以简化计算。 2)简易配料计算 以100kg矿石为基础的计算方法，100kg锰矿石消耗干焦炭约13.5kg. (1)富锰渣含量按下式计算 式中 w(Mn(矿))、w(Fe(矿))——锰矿石中含锰量、含铁量，%； ηMn(入)、ηFe(入)——锰的入渣率、铁的入渣率，%； A——每100kg矿所用焦炭灰分的重量，kg； B——每100kg矿含SiO2,Al2O3,CaO,MgO的总重量，kg。[next] 将原始数据代入上式，则得富锰渣的含锰量为 从上述计算得出： 100kg锰矿石生产的富锰渣和生产铁数量和主要成分见表6。表6 富锰渣和生铁的数量与成分名称化学成分（%）产量/kgMnFeP富锰渣39.112.910.00353.25生铁9.2685.640.134.39
(3)焦炭消耗量的计算 焦碳消耗主要用于铁、锰的还原和生铁的渗碳等方面。 还原进入富锰渣的锰所需碳量：Mn3O4+C=3MnO+CO 53.25×0.391×12÷165=1.15kg 还原进入生铁的锰所需碳量：MnO+C=Mn+CO 34.29×0.0926×12÷55=0.68kg 还原进入生铁的铁所需碳量：FeO+C=Fe+CO 34.39×0.8564×12÷56=6.31kg 副产生铁中渗碳量：34.39×0.045=1.55kg 上面四项合计需碳量为 1.51+0.68+6.31+1.55=10.05kg 折合成干焦炭量为:10.05÷0.90×0.80=13.96kg (4)锰矿石与焦炭的配料比为 锰矿石量/焦炭量=100/13.96 (5)每吨富锰渣消耗 锰矿石：1000÷53.25×100=1878kg 焦 碳：1878÷13.96=262kg
熔铜炉
