专利名称：原煤替代焦碳生产铁合金的方法
技术领域：
本发明涉及一种铁合金生产工艺，特别是指以原煤替代焦炭生产铁合金的工艺。
长期以来，铁合金的生产一直延用焦炭作还原剂。由于焦炭成本高，运输损耗大，所以世界各国都在致力寻找能够替代焦炭的理想还原剂。很久以来，业界人士试图用原煤替代焦炭，而传统的理论认为原煤在低温下不导电，在高温下容易石墨化，气孔率低，化学反应活性差，因而不能作为很好的铁合金还原剂，并且由于一些关健技术得不到解决，所以至今未取得突破，最多只能实现30％的原煤替代焦炭。
铁合金冶炼技术的关键是解决深插问题。电极插深合理，电炉的电效率、热效率就可以大大提高，主要元素回收率也随之提。因而，能否控制电极插入深度就成了原煤法能否成功的关键。从前很多的研究和实践，往往都因为不能保证电极深插而失败。其原因有以下三点一是电炉的参数不合适，主要是炉膛和极心圆不合适(通常偏小)；二是原料粒度不合适(通常偏大)，炉料高温比电阻太小，电极不能深插；三是炭材利用系数没有测准，因而用量掌握不准，导致炉况运行紊乱。这三个问题没有解决，煤炭就不能正常使用。解决好这三个问题，就能用原煤取代焦炭。
本发明的目的在于提供一种以原煤作还原剂生产铁合金的工艺。
本发明的设计思想是在以上不能保证电极深插的三个问题中，第一、二个问题的关联的。我们的目标是要尽量增大炉况运行的比电阻，这可以通过以下方法实现1、大炉膛、大极心圆理论使用原煤的电炉，炉膛、极心圆都应比传统的炉膛、极心圆大3-6％，因为大炉膛、大极心圆能够增大炉况运行的比电阻。如能够调大设备的炉膛、极心圆，以调整炉况运行的比电阻，可以为后续工作创造好的条件。2、当改变炉膛直径有困难时，可以单独调大极心圆以改变导电特性而增大比电阻；如炉膛、极心圆都不能调整时，可以调小炉料粒度来改变炉料比电阻，实现增大炉料比电阻的目的。在一般情况下，调小炉料粒度主要是调小炭材的粒度。在设备工作参数已作调整并且其它原料粒度不变的前提下，只需将炭材粒度调小10-20％，就可以顺利实现全原煤冶炼；如设备参数未作调整，则应将非炭材原料的粒度调小20％，炭材粒度调小30％。通过原料粒度调整，可以达到调整炉料比电阻，保证电极深插的目的。3、正确掌握煤炭的利用系数。根据已掌握的资料，铁合金的工艺计算中只有基于焦炭的利用系数资料，且通常忽略电极消耗带入炉料的炭材对整个冶炼过程的影响。由于对煤炭利用系数掌握不准，常以焦炭数值为依据，因而容易出现过剩配炭，影响电极深插。本人在经过深入研究后，得出如下结论1、工艺计算配炭量必须考虑电极消耗带入的炭材；2、煤炭利用系数比焦炭高1-2％；3、在当炉料水份含量超过6％时，炉内产生水煤气反应，将额外消耗1-2％的炭()。
基于上述设计思想，本发明采用以下技术方案一种原煤替代焦炭生产铁合金新工艺，包括以下步骤备料→配料→入电炉冶炼(还原)→出铁合金。
以上工艺流程对溶剂法和无溶剂法均适用，区别仅在于备料，溶剂法原料为矿石、还原剂、溶剂，而无溶剂法原料为矿石和还原剂。本发明的特征在于所使用的还原剂主要为原煤，原煤的使用量为30％-100％，焦炭用量为0-70％。
与传统的焦炭作还原剂生产铁合金的工艺相比较，本发明的优点是还原剂主要以原煤替代焦炭或全部替代焦炭生产铁合金，通过综合利用三个方面的办法，以达到满足冶炼的基本要求，全面改善和提高冶炼的技术操作性能，可实现30％-100％全原煤。用原煤生产铁合金，实际结果使冶炼的电耗降低3-5％，原料的利用系数提高1-2％，技术经济指标得到明显改善。本发明易于为所属领域的技术人员掌握和实现，不需对原有设备进行重大改造就能推广应用，广泛适用于矿热法用炭质还原剂冶炼的所有铁合金生产工艺，特别适用于以下产品种类①硅系合金，包括工业硅、硅铁等；②锰系合金，包括锰硅合金、炭素锰铁等；③铬系合金，包括高炭铬铁、硅铬合金等；④复合合金，包括硅钙合金、硅钡合金等；⑤其它使用炭质还原剂生产的铁合金。适用于所有容量的电炉，可以使用各种煤炭，对煤的质量没有特殊要求。具有极大的技术、经济和社会价值。
下面提供本发明的实施例。
实施例1一种无溶剂法生产铁合金的工艺方法，经过以下步骤备料→配料→入电炉冶炼(还原)→出铁合金。原煤选用无烟煤，焦炭选用冶金焦，实验的其它原料条件相同，无烟煤、焦炭这两种还原剂的主要成分对比如下原料名称 固定碳灰份 含碳量成本原煤 78％ 14％ 1.5％ 100元/吨焦炭 80％ 17％ 0.8％ 400元/吨对应生产不同品种的铁合金，以原煤作主要还原剂与主要以焦炭作还原剂的有关数据对比如下
注电耗为生产每吨产品消耗的电量。不同种煤炭替代量的实验情况实验条件煤炭、焦炭、矿石仍然按上表的粒度标准和质量，主要以硅铁和硅锰两类合金对象进行，实验结果A.硅系合金硅铁电炉容量1800KVA
B.锰系合金硅锰电炉容量3600KVA
C.硅系合金铬铁电炉容量1800KVA
D.复合合金硅钡电炉容量1800KVA
以上实例是实际生产中的数据均值，从该数据看，随着使用煤炭的量不断增加，电耗逐渐降低，这说明煤炭活性好，电阻大，有利于冶炼。
通过选择各种煤炭进行试验后，得到的结果是以原煤替代焦炭的方法适用于各种烟煤和无烟煤，各种煤炭的使用效果是基本相同的。从技术的角度讲，一般只要煤炭固定碳大于65％，就可以使用。但要获得良好的技术经济指标，降低电耗，优化成本，应尽可能选择固定碳大于78％，灰份小于14％，含硫量小于2.0％的煤炭。由于烟煤、无烟煤的使用效果相同，所以这里只列出无烟煤的实验数据。
权利要求
1.一种以煤替代焦炭生产铁合金的新工艺，包括以下步骤备料→配料→入电炉冶炼(还原)→出铁合金，其特征在于主要原料为矿石和还原剂，所使用的还原剂主要为原煤，其原煤的使用量为30％-100％。
全文摘要
一种以原煤替代焦炭作还原剂生产铁合金的新工艺,该工艺中所用还原剂原煤的使用量为30%－100%。本发明的优点是:使冶炼的电耗降低3－5%,原料的利用系数提高1－2%,适用于各种容量的电炉,对煤炭的种类和质量没有特殊要求,该工艺易于为所属领域的技术人员掌握和实现,不需对原有设备进行重大改造就能推广应用,广泛适用于矿热法用炭质还原剂冶炼的所有铁合金生产,具有极大的技术、经济和社会价值。
文档编号C22B4/00GK1327076SQ0012143
公开日2001年12月19日 申请日期2000年7月21日 优先权日2000年6月3日
发明者杨晓康 申请人:杨晓康