錳硅合金生產(chǎn)中入爐錳礦的優(yōu)化搭配

1、錳硅合金生產(chǎn)中入爐錳礦的優(yōu)化搭配王慶剛(遵義鐵合金有限責任公司 遵義 563004)摘 要 通過對以往配礦思路的缺陷分析 , 引入爐料含錳的概念和配礦思路 , 相應(yīng)補充和推導部分配礦參數(shù) , 淺談了這些參數(shù)的應(yīng)用方法及步驟 , 以達到合理配礦和優(yōu)化配比的目的及效果 。關(guān)鍵詞 錳礦石 配礦 錳硅合金optim um p ropo rtio n of manganese o res fo rferrosil ico2manganese p rod uctio nwang qinggang( zunyi ferroalloy co . , l t d. ,zunyi563004)abstractth

2、rough analyzing t rain of t hought about p revious ore matching for t he shortage , itint roduces t he co ncep t of manganese co ntent in t he charge and t he t rain of t hought about ore matching ,supplement s and deduces partial relevant parameters , briefly discusses applicatio n met hod and step

3、 s for t he p urpose and result of reaso nable ore matching and op timum charge ratio n.key words manganese ore , ore matching , ferro manganese2silico n使錳礦資源得到充分利用 。近幾年來 , 我們在錳硅合金的入爐礦石1前言搭配上也作了一些探討和嘗試 , 通過補充 、錳礦石的選擇搭配是錳硅合金工藝操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和改善生產(chǎn)技術(shù)指標的重要措 施 。針對國內(nèi)錳礦石品位低 、化學成分相差大的現(xiàn)狀 , 合理搭配使用錳礦石和充分利用 錳礦資源 , 是生產(chǎn)科

4、技人員探討和研究的重 點 。在錳硅 合 金 冶 煉 中 , 入 爐 礦 石 搭 配 合 理 , 既可獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品 , 又能使爐況活躍順行 , 改善產(chǎn)量 、能耗等技術(shù)經(jīng)濟指標 ,還能降低原料成本 、獲取好的經(jīng)濟效益 , 且推導及應(yīng)用部分配礦參數(shù) , 基本摸索出一條合理搭配礦石的有效途徑 , 收到了良好效 果 。問題的提出2長時間以來 , 對錳硅合金入爐錳礦石的優(yōu)劣評價和搭配思路 , 與冶煉高碳錳鐵的 用 、配礦相類似 , 即為滿足所煉產(chǎn)品的質(zhì)量要求而嚴格控制入爐礦石的錳鐵比和磷錳比 。在合理搭配礦石來改善生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟指標 上 , 基本遵循礦石錳含量高則技術(shù)經(jīng)濟指標 好的思路 , 對提高入爐

5、錳礦石的品位非常注重 , 相 反 對 礦 石 所 含 的 爐 渣 成 分 ( sio2 、al2o3 、cao 、mgo) 考慮較少或只有定性而無定量的考慮 。這勢必會產(chǎn)生以下問題 :1) 入 爐 礦 石 錳 含 量 高 , 而 礦 石 所 含sio2 低時 , 為滿足產(chǎn)品硅含量的質(zhì)量要求或工藝規(guī)律 , 必須配加的硅石也多 。2) 入爐礦石的錳含量高 , 而造渣物質(zhì) 的含量不理想 , 配人的熔劑 (白云石) 以及 上述的硅石等輔助原料多 , 不僅會改變爐內(nèi) 反應(yīng)的熱力學條件 , 而且會增大渣量或渣比 , 導致冶煉的單位電耗上升 , 不利于指標 改善 。3) 追求礦石錳品位 , 忽視了礦石所含

6、對于錳硅合金冶煉有用的成分 , 導致部分錳品位偏低而綜合成分較適于該品種冶煉的錳 礦石得不到利用 , 浪費了錳礦資源 。m n礦 入爐錳礦石含錳量 , % ;a 以 100 kg 入爐礦石所算料比需補充 的硅石量 , kg ;b 以 100 kg 入爐礦石所算料比需補充的熔劑量 , kg ;c 以 100 kg 入爐礦石所算料比的焦炭 量 , kg 。從 (1) 式可看出 , 即使入爐礦石錳含 量高 , 如果補充配入的硅石 、白云石等輔料多 , 說明該爐料入爐錳含量并不高 , 必將影 響冶煉效果 。相反礦石錳含量適當 , 礦石所含 sio2 、al2 o3 、cao 、mgo 等合理 , 不需

7、補充或少量補充硅石 、白云石等輔料 , 表明 入爐爐料含錳量高 。爐料含錳量高 , 不僅說 明礦石錳品位高 , 而且彌補了前述以礦石錳 品位評價的不足 , 還表明入爐原料的有用成分多 , 成渣和無用成分少 , 渣比下降 , 電能 利用率和合金有用元素的收得率相應(yīng)提高 , 單位功率和時間內(nèi)電爐熔化和還原的爐料 多 , 生產(chǎn)效率和冶煉的技術(shù)經(jīng)濟指標也就相應(yīng)改善 。因此 , 在搭配錳硅合金入爐錳礦石 上 , 不只是考慮產(chǎn)品質(zhì)量要求和礦石錳含量3入爐錳礦石的合理搭配高低的問題 , 更重要的是從利于工藝控制 、從以上分析可知 , 以礦石錳含量高低作為錳硅合金入爐錳礦石優(yōu)劣評價和在礦石搭 配上追求入爐礦石

8、錳含量是不全面的 , 也不 盡合理和科學 。要達到合理搭配錳硅合金入 爐錳礦石的目的 , 除了注重錳礦這一重要品 位指標外 , 更為重要的是確立以爐料含錳量 來評價和搭配錳礦石 , 且分析預(yù)測其經(jīng)濟效爐況順行和生產(chǎn)穩(wěn)定 , 以及能改善綜合技術(shù)經(jīng)濟指標的角度出發(fā) , 以爐料含錳量的高低 作為入爐錳礦石選擇搭配的依據(jù) 。依據(jù)以上分析和以爐料含錳配礦的思路 要求 , 我們在錳硅合金入爐硅石的選擇搭配 上 , 除了根據(jù)所煉產(chǎn)品的質(zhì)量要求 , 充分利用錳鐵比 、磷錳比和硫含量控制值等常規(guī)參 數(shù)外 , 還根據(jù)錳硅合金冶煉的特點 , 補充了 sio2 / m n 、 ( cao + mgo) / m n 、

9、al2 o3 / m n等計算參數(shù) 。31111 錳鐵比 、磷錳比及硫含量果 ,311導確定最佳礦石配比的配礦思路 。爐料含錳的概念 、含義及相關(guān)系數(shù)推所謂爐料含錳量就是包括入爐料比中的還原劑 、附加硅石 、熔劑 、添加劑等在內(nèi)的 錳含量 , 可用下式表達 :m n料 = 100 ×m n礦 / (100 + a + b + c)(1)式中 , m n料 入爐爐料含錳量 , % ;錳鐵比 、磷錳比分別是指錳礦石的錳 、鐵 、磷三種元素含量的比值 。根據(jù)資料 1,錳鐵比 、磷錳比的控制可用以下公式計算 :m n礦 / fe礦 m n×fe/×mn(2)fe·

10、;3 ·第 3 期王慶剛 錳硅合金生產(chǎn)中入爐錳礦的優(yōu)化搭配×mn/ m n×p (3)p礦 / m n礦 p量相對較少 , 含量比例類似或接近該品種冶煉的爐渣成分 。因而可將 (5) 、(6) 兩式中 焦炭帶入部分忽略不計 。通過前述的假設(shè) ( a = 0 和 b = 0) , 將式中 , m n礦 、fe礦 、p礦 分 別 表 示 入 爐 錳礦石中的錳 、鐵 、磷含量 , % ;m n、 fe、 p分別表示所煉產(chǎn)(4)式分別代入 (5) 、(6) 兩式整理得 :品牌號的錳 、鐵 、磷含量要求 , % ;mn 、fe 、p 分 別 表 示 錳 、鐵 、磷 入合金率

11、 , % 。在錳鐵合金的冶煉中 , 硫元素入合金的 比率不到 1 % , 且還原劑帶入的硫量占爐料總硫量的比例較大 , 故對礦石的含硫量一般不作具體要求 。×mn) /(7)sio2礦 / m n礦 = 2114 × ( si(×si )m n(cao + mgo) 礦 / m n礦 = 2114 × (si(8)×mn ×si渣 ×r) /m n31113al2 o3礦/ m n礦(×si)在錳硅合金冶煉中 , 進入爐內(nèi)的 al2 o3一般不被還原 , 也不會揮發(fā) , 幾 乎 全 部 入 渣 。且因 al2 o3

12、 屬中性氧化物 , 對爐渣的熔 點 、流動性 , 以及錳 、硅二元素在爐渣2金屬液相間的分配和回收率 , 都有較大的影響和作用 , 是決定爐渣性質(zhì) , 影響渣比及錳硅 合金技術(shù)經(jīng)濟指標的主要因素 。為此用低al2 o3 礦石 , 造高 al2 o3 爐渣 , 一直是科技人員長期研究的課題和目標 。然而實踐證 明 , 由于工藝 、設(shè)備參數(shù)和所煉牌號的爐溫 區(qū)別 , 渣中 al2 o3 含量也不盡一致 。因而在 實際生產(chǎn)當中 , 要結(jié)合實際情況來確定爐渣 的渣型和渣中 al2 o3 的含量 。通過錳硅合金爐渣的普遍物質(zhì)組元和上 述定義可得出 :al2o3入渣/ (sio2入渣 + cao入渣 +

13、mgo入渣) 31112sio2礦 / m n礦( cao + mgo) 礦 / m n礦依據(jù) (1) 式可知 , 當補充配入硅石和熔劑最少 ( 即 a 、b 都等于零) , 而含錳量 最高的礦石 , 才是最理想的入爐錳礦石 , 即爐料含 錳 最 高 。根 據(jù) 錳 硅 合 金 冶 煉 中 錳 、 硅 、鐵等元素的主要還原反應(yīng)可推導出如下參數(shù)式 (均以 100 kg 入爐錳礦石為基準) :合金產(chǎn)量 g = m n礦 ×mn/ m n(4)硅石配比 a = ( g × si×60/ 28) /si -sio2礦 - c ×sio2焦 / sio2 石熔劑配比

14、 b = ( g × si(5)×60/ 28 )× (si渣/si) ×r -( cao + mgo) 礦 - c ×( cao + mgo) 焦 / ( cao + mgo) 熔劑(6)式中 , si要求 , % ;表示所煉產(chǎn)品牌號的硅含量si 、si渣 分別表示硅入合金和入渣的比率 , % ;sio2礦 、sio2焦 、 sio2石 分 別 表 示 礦石 、焦炭和硅石的二氧化硅含量 , % ;(al2o3) /(sio2) + (cao) + (mgo) (9)通過代入和整理可得到 :al2o3礦/ mn礦 2114 × si&

15、#215;mn ×si渣× ( al2o3 ) × ( 1 + r) / mn×si × (sio2) + (cao) + (mgo) (10)(cao + mgo ) 礦 、( cao + mgo ) 焦 、式中 , al2o3入渣 、al2o3礦 、 (al2o3 ) 分別表示 al2o3 入渣量和在錳礦石 、爐渣中的含量 ; sio2入渣 、( sio2 ) 分別表示 sio2 入渣量和在爐渣中的含量 ;cao入渣 、 ( cao) 分別表示 cao 入渣量和在爐渣中的含量 ;mgo入渣 、 ( mgo) 分別表示 mgo 入(cao +

16、 mgo) 熔 分別表示礦石 、焦炭 、熔劑的氧化鈣和氧化鎂含量 , % ;r 表示爐渣堿度 , 一般控制在 016 018 之間 。其余與 (1) 、(2) 、(3) 式相同 。 根據(jù)國內(nèi)鐵合金生產(chǎn)所用還原劑焦炭化學 成 分 的 普 遍 情 況 , 焦 炭 帶 入 的 sio2 、al2 o3 、cao 、mgo 主要來源于灰分 , 其數(shù)渣量和在爐渣中的含量 。其余與前面公式相同 。從上幾 式 可 知 , 對 入 爐 錳 礦 石 的 錳 鐵 比 、磷錳比 、硅錳比 、鋁錳比以及 ( cao + mgo) / m n 的具體要求 , 都與所煉產(chǎn)品的 化學成分和各元素入合金的比率有關(guān) , 而元

17、素入合金率又受渣型 、還原劑 、爐型及設(shè)備 參數(shù)等因素的影響 。因此 , 上述 參 數(shù) 的 計 算 , 要綜合產(chǎn)品質(zhì)量 、原料條件 、礦熱爐特 性和爐渣渣型的選擇來確定 。312 參數(shù)的應(yīng)用利用上述參數(shù)計算式 , 可確定入爐錳礦 石的最佳工藝配比 , 達到合理配礦和改善指 標的目的 , 其具體步驟如下 :1) 根據(jù)所煉品種牌號的化學成分要求 , 礦熱爐特性 、回收率 、入渣率 、揮發(fā)率和適 宜渣型等條件 , 代入上述公式計算出該品種 牌號的理想配礦參數(shù)值 。2) 根據(jù)錳礦石的化學成分 , 初步確定 出若干滿足錳鐵比 、磷錳比要求的礦石配 比 。3) 計算出上述各配比混合礦的硅錳比 、 鋁錳比及

18、 ( cao + mgo) / m n 等的比值 , 與第一步算出的理想?yún)?shù)值進行比較 , 得出與 各理論參數(shù)值最為接近的幾個配礦比例 , 并 計算出各配比的爐料含錳量 , 以最高爐料含 錳量的錳礦搭配比例為最佳工藝配比 。由該 比例構(gòu)成的入爐料 , 在實際冶煉過程中 , 工 藝易于控制 , 爐況較為穩(wěn)定 , 爐 渣 渣 型 合 理 , 且渣鐵比較小 , 生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟指標比 較理想 。313 選擇確定最經(jīng)濟的配礦方案本可按如下公式計算 :噸混合礦成本 = 6 xij i(11)噸礦石所配輔料成本 = a ×j a + b ×j b +c ×j c(12)噸混合礦

19、的錳含量 m n礦 = 6 xi ×m n礦i(13)= m n礦 ×mn/(14)噸礦 合 金 產(chǎn) 量( 噸 )m n綜合整理得 :單位原料成本 =× ( 6 xij i + am n×j a + b ×j b + c ×j c )m n礦i)(mn× 6 xi ×(15)/式中 , xi 第 i 種錳礦石的搭配比例 , % , i為自定序號 ;j i 第 i 種錳礦石的單位價格 , 元/ 噸 ;j a 、j b 、j c 分別為硅石 、熔劑 、焦炭 的單位價格 , 元/ 噸 ;m n礦i 第 i 種錳礦石的含錳

20、量 , % ;a 、b 、c 分別為 1 噸入爐錳礦石所需 配入的硅石 、熔劑 、焦炭量 , 噸 ;其余與前面公式相同 。 利用前述得出的最接近各理論配礦參數(shù)的礦石配比 , 通過 (15) 式進行單位原料成 本的預(yù)算 , 以成本最低的方案用于實際生產(chǎn) , 即是最經(jīng)濟的配礦方案 。4結(jié)論錳硅合金冶煉工藝的入爐錳礦石搭配是一個簡單而又復(fù)雜的工作 。要做到合理搭 配 , 不僅是上述參數(shù)的利用問題 , 還要考慮 礦石的粒度 、物相結(jié)構(gòu)及理化指標等因素的 影響 。然而通過補充計算和設(shè)定參數(shù)值的方 法 , 從礦石成分上可達到充分利用 , 以及合 理 、有效搭配入爐礦石的目的 , 還可降低生 產(chǎn)成本 , 改

21、善生產(chǎn)經(jīng)營的效果 , 創(chuàng)取較好的 經(jīng)濟效益 。(下轉(zhuǎn) 7 頁)前已說明 , 合理搭配礦石的目的 ,不只是為穩(wěn)定生產(chǎn)出合格產(chǎn)品和獲取較好技術(shù)指標 , 更為重要的是充分利用錳礦資源 ,低的原料成本 , 創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益 ,是選擇最經(jīng)濟的配礦方案 。用最也就根據(jù)單位重量錳礦石所產(chǎn)鐵合金量 、輔配料比及各礦石原料的價格 , 其單位原料成·7 ·第 3 期陳樹泰 碳化硅磚在工業(yè)硅電爐出鐵口上的應(yīng)用化硅磚技術(shù)標準 。我廠選用的是類似某特種耐火材料廠 ( t g22) 牌號 ,含一定量 al2 o3的 (剛玉) 碳化硅磚 ,性能見表 1 。出鐵口分上下兩個部分 ,每一部分各有一條 <100 mm 的半圓流槽 ,接合面要求平整 光滑 ,并在生產(chǎn)廠進行預(yù)裝配 。合格后的碳表 1 國