专利名称：：一种矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及铁合金冶炼工艺。2.
背景技术：
：铁合金主要是由矿热炉进行冶炼的。铁合金冶炼过程中热量的来源主要是电能。在当前国家提倡节能减排、增加社会效益和企业经济效益的背景下，如何减少矿热炉冶炼电能的损耗，是铁合金冶炼企业面临的一个重要的课题。目前，大多数铁合金冶炼企业采取减少矿热炉冶炼电能损耗的措施，主要是对矿热炉的供电设施进行改造，提高变压器的电器设备效率，选用空载损失小的变压器和改造短网，降低回路阻抗和感抗等。相对从铁合金冶炼工艺的角度上，减少矿热炉冶炼电能损耗的措施不是很多。由于整个铁合金冶炼过程中的工艺环节比较固定，限制了从铁合金冶炼工艺环节的角度，来进行减少矿热炉冶炼电能损耗的改进。常见的节能措施也主要是冶炼过程中的保温、循环利用热能及减少停炉等手段，并没有真正地从工艺方面取得实质性的改进。从目前用矿热炉冶炼硅锰合金和镍铁等合金的工艺来看，冶炼过程中出铁间隔时间短且相对频繁，不有利于电极下插和冶炼的顺利进行，这样还势必会多带走一些宝贵的热量，当下一炉冷料装入后，要完成正常的冶炼升温过程则会需要耗费更多的电能。完全出铁还会造成冶炼初期用电功率偏低，用电负荷达不到较高水平，镍铁生产中有时出完炉40分钟内三相电极中有一相甚至没有负荷。致使炉料熔化速度慢、炉子吃料慢、熔化时间长，从而造成整个合金冶炼过程电耗过多。此外，出铁相对频繁使得整个合金冶炼过程中矿热炉内的温度波动较大且偏低，冶炼初期用电负荷送不足，炉底功率密度不够，合金元素高温还原气氛相对较弱，导致合金还原产出率有所降低，合金产量上不去。因此，传统矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺普遍存在能耗高、产量低的问题。3.
发明内容本发明的目的是针对目前矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺存在的上述问题，而提供一种耗电低、产量高及易操作的矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼新工艺。实现上述发明目的采用的技术方案是一种用矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺，其工艺过程主要包括:烧结、加料、冶炼、中途放渣、再加料、冶炼、出炉、浇注工序，其特征是1)主要包括:烧结、加料、冶炼、中途放渣、再加料、冶炼、出炉、浇注工序。-2)中途放渣工序中只进行放渣操作，而不进行出铁操作。这实质上是把原先的两个冶炼周期合并，中途不出铁而只放渣。3)中途放渣操作的执行主要是根据冶炼用电负荷决定的，当冶炼用电负荷达到中途出渣冶炼用电负荷规定值时，就进行中途放渣操作。中途出渣冶炼用电负荷规定值是依据冶炼完按炉容装入量装入的炉料时，相对应的冶炼用电负荷。4)中途放渣和出炉工序中出渣也不出尽，5%10%的渣量一直留在矿热炉内。5)出炉工序中铁水不会全部放出，5%10%的铁水量一直留在矿热炉内。中途放渣不出铁及出炉不完全出尽铁水的操作(即留铁操作)，是本发明实现目的的关键之处。本发明与现有工艺相比具有突出的实质性特点及优点(1)矿热炉冶炼经济效果留铁操作减少了出铁的频率，使得原先出铁带走的热量留在了炉内，减少了热量支出，这样就能够很好地减缓了矿热炉内热量的损失，从而减少了电能的消耗。参照中华人民共和国国家标准GB21341—2008铁合金单位产品能源消耗限额的规定，改造前单位镍铁合金产品的冶炼电耗(kW，h/t)为7500kW，h/t，改造后单位镍铁合金产品的冶炼电耗(kW*h/t)为7150kW.h/t，降低5%左右。改造前单位硅锰合金产品的冶炼电耗(kW'h/t)为4200kW*h/t，改造后单位硅锰合金产品的冶炼电耗(kWh/t)为3965kWh/t，降低5%左右。(2)采用留铁操作，冶炼初期的用电负荷较原有工艺有所提高，10000kW矿热炉冶炼镍铁前1小时用电最高负荷由2000kW提高到2400kW，炉平均冶炼用电负荷由4200kW提高到4800kW，冶炼过程中用电负荷的稳定性增强，炉内温度相对升高且保持相对稳定，炉料软熔带相应升高，坩埚反应区增大，合金元素高温还原气氛增强，合金还原率由85%提高到90%，综合产量大约提高10%15%左右。(3)本发明冶炼初期的用电负荷较原有工艺有所提高，冶炼过程中用电负荷能够提早达到满负荷，炉内温度相对升高且保持相对稳定，合金元素高温还原反应速率加快，最终冶炼时间縮短，提升了矿热炉的生产作业率，总体提高了整个合金冶炼的生产效率。(4)由于中途只放渣不出铁，在最后出炉工序中执行出铁操作，简化了原先的冶炼操作。(5)本发明只需矿热炉设备及铁水包进行简单的改动，设备投资很少。(6)整个合金冶炼过程对原料的要求与原先冶炼的要求基本一致，并对低品位的原料矿石还有更强的适应性，同时在具体操作环节上也基本一致，冶炼过程也容易控制。4.具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。实施例l:以菲律宾红土镍矿、焦炭和生石灰为主要原料，用10000KVA矿热炉冶炼镍铁A会o五1)原料成份今菲律宾红土镍矿的成分为-表1菲律宾红土镍矿的成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>矿石块度510mm占5。/。；1050mm占60%;5080mm占35%。今生石灰中CaO的有效含量〉80%。块度580mm。今碱度控制在1.2左右。今焦炭固定碳含量86%。块度535mm。2)矿热炉冶炼镍铁合金的冶炼操作过程(1)烧结首先将原料按照一定比例的配比准确称量，然后在常规烧结机上进行常规烧结，从而得到烧结矿块。烧结矿块进行破碎筛分。(2)加料将破碎筛分后的烧结矿块和焦炭、生石灰混配后倒入低位料斗，再经皮带斜桥送入炉顶料仓。炉料由炉顶料仓加入到容量为10000KVA矿热炉炉内进行冶炼。加料要均匀，加料前首先向电极周围攒热料，然后再分小批加入新料。注意控制好合适的料面高度。(3)冶炼电极在炉料内要有合理的插入深度，炉前供电严格按照供电制度执行。一般每班放送电极一次，放完电极后送电，电流由小到大逐级升高。供电制度中要选择合适的二次电压。10000KVA矿热炉二次电压一般控制在125165V。为保证镍铁还原顺利进行，冶炼温度控制在1500。C160(TC左右。(4)中途放渣中途放渣操作的执行主要是根据中途出渣冶炼用电负荷规定值决定的。当冶炼用电负荷达到25000kW(即镍铁冶炼中途出渣用电负荷规定值)时，适当降低电炉功率并打开炉眼，执行放渣操作。为保证炉渣的流动性，炉内炉渣的碱度控制在1.2左右，以便炉渣顺利排出。若炉渣排出不顺利，则应当进行人工排渣。中途放渣工序中出渣也不完全出尽，一般将5%10%的渣量留在矿热炉内。10000KVA矿热炉冶炼镍铁合金，中途放渣前所加炉料的用矿量大约为24吨，实际产生的渣量大约为20吨，开炉中途放渣时盛渣包的渣量达到18吨，结束放渣。以后中途放渣时当盛渣包的渣量达到20吨，并且炉渣流头为炉眼的1/10时，结束放渣。整个放渣时间控制在10分钟以内。出渣温度控制在158(TC左右。(5)再加料放渣完毕后封堵炉眼，然后按照炉容的装入量往炉内继续加料进行冶炼。整个加料操作与中途放渣前期的加料工艺操作制度保持一致。(6)冶炼中途放渣后期的供电制度和冶炼操作基本和中途放渣前期的工艺操作制度保持一致。但是要更加注意用电负荷的变化，保持炉内温度以及炉料料面的稳定。(7)出炉出炉操作也主要是根据最终冶炼用电负荷规定值进行的。当冶炼用电负荷达到50000kW(即最终冶炼用电负荷规定值)时，就可以执行出炉操作。出炉过程的顺序是先出渣后出铁。为保证炉渣顺利排出，炉内炉渣的碱度控制在1.2左右。并且出渣温度控制在158(TC左右。出渣不完全出尽，一般将5%10%的渣量留在矿热炉内。10000KVA矿热炉冶炼镍铁合金，中途放渣后所加炉料的用矿量大约为24吨，实际产生的渣量大约为20吨，当盛渣包的渣水量达到20吨左右，并且炉渣流头为炉眼的l/10时，结束排渣。出渣操作结束后，立即打开炉眼进行出铁。为防止出炉合金的温降过低影响浇注，出铁温度控制在147(TC左右。出炉工序中铁水不会全部放出，一般将铁水量的5%10%左右留在矿热炉内。10000KVA矿热炉冶炼镍铁合金，整个冶炼周期所加炉料的总用矿量大约为48吨，实际生产的合金产量大约为7吨，开炉出铁量达到6.3吨时，结束出铁。以后出炉出铁时当铁水包的盛铁量达到7吨时，并且铁水流头为炉眼的1/10时，结束出铁。出渣和出铁操作结束后，封堵炉眼，准备下炉的冶炼。(8)浇注最后合金进行浇注及成品的精整和入库。镍铁经化验后，成分为Ni:>4%;C:<1.5%;P:<0.035%;S:<0.4%。表2镍铁合金冶炼工艺出铁情况统计表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3矿热炉冶炼镍铁合金效果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例2:以锰矿、富锰渣、硅石、焦炭和石灰为主要原料，用10000KVA矿热炉冶炼硅锰合金。产品牌号FeMn65Si171)原料成份今氧化锰矿主要化学成分(％)见下表-表3氧化锰矿主要化学成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>今富锰渣中Mn的含量在28%左右。块度1060mm今生石灰中CaO的有效含量>80%。块度580mm。今硅石中Si02的有效含量〉80y。，P<0.03%。块度3060mm。今焦炭固定碳含量86%。块度>50mm今碱度控制在0.80.9左右。2)矿热炉冶炼硅锰合金的冶炼操作过程(1)烧结首先将原料按照一定比例的配比准确称量，然后在常规烧结机上进行常规烧结，从而得到烧结矿块。烧结矿块进行破碎筛分。(2)加料将破碎筛分后的锰矿及烧结矿块和富锰渣、焦炭、生石灰混配。配好的炉料要有较高的锰铁比和锰磷比，一般锰铁比为510,锰磷比〉200。混配好的炉料倒入低位料斗，再经皮带斜桥送入炉顶料仓。炉料由炉顶料仓加入到容量为10000KVA矿热炉炉内进行冶炼。加料要均匀，加料前首先向电极周围攒热料，然后再分小批加入新料，第一批小料装入量大概是矿热炉炉容量的l/2左右。注意控制好合适的料面高度。(3)冶炼炉前供电严格按照供电制度执行，并且控制好电极的插入深度。一般每班放送电极一次，放完电极后送电，电流由小到大逐级升高。供电制度中要选择合适的二次电压，使电极间的电位梯度(V/cm)保持在合理的范围内。IOOOOKVA矿热炉二次电压一般控制在125165V。为保证合金还原顺利进行，冶炼温度控制在150(TC左右。避免冶炼温度过高，减少锰的挥发损失。(4)中途放渣中途放渣操作的执行主要是根据中途出渣冶炼用电负荷规定值决定的。当冶炼用电负荷达到25000kW28000kW(即硅锰合金冶炼中途出渣用电负荷规定值)时，适当降低电炉功率并打开炉眼，执行放渣操作。顺利排渣是合金冶炼顺行的主要标志，也是得到良好经济技术指标的重要前提。为保证炉渣的流动性，炉内炉渣的碱度碱度控制在0.80.9左右左右，以便炉渣顺利排出。若炉渣排出不顺利，则应当进行人工排渣。中途放渣工序中出渣也不完全出尽，一般将5%10%的渣量留在矿热炉内。10000KVA矿热炉冶炼硅锰合金，中途放渣前所加炉料的用矿量大约为24吨，实际产生的渣量大约为14吨，开炉中途放渣时当盛渣包的渣量达到1213吨，结束放渣。以后中途放渣时盛渣包的渣量达到14吨，并且炉渣流头为炉眼的1/10时，结束放渣。整个放渣时间控制在IO分钟以内。出渣温度控制在1470。C左右。(5)再加料放渣完毕后封堵炉眼，然后按照炉容的装入量往炉内继续加料进行冶炼。整个加料操作与中途放渣前期的加料工艺操作制度保持一致。(6)冶炼中途放渣后期的供电制度和冶炼操作基本和中途放渣前期的工艺操作制度保持一致。但是要更加注意用电负荷的变化，保持炉内温度的稳定以及炉料料面的情况。冶炼温度控制在150(TC左右。避免冶炼温度过高，减少锰的挥发损失。(7)出炉出炉操作也主要是根据最终冶炼用电负荷规定值进行的。当冶炼用电负荷达到52000kW(即最终冶炼用电负荷规定值)时，就可以执行出炉操作。出炉过程的顺序是先出渣后出铁。出渣温度控制在147(TC左右。出渣不完全出尽，一般将5%10%的渣量留在矿热炉内。10000KVA矿热炉冶炼硅锰合金，中途放渣后所加炉料的用矿量大约为24吨，实际产生的渣量大约为14吨，当盛渣包的渣水量达到14吨左右，并且炉渣流头为炉眼的1/10时，结束排渣。出铁温度控制在1370°C1400°C。出炉工序中铁水不会全部放出，一般将铁水量的5%10%左右留在矿热炉内。10000KVA矿热炉冶炼硅锰合金，整个冶炼实际生产的每炉合金总产量大约为18.6吨，开炉出铁量达到16吨时，结束出铁。以后出炉出铁时当铁水包的盛铁量达到18.6吨时，并且铁水流头为炉眼的1/10时，结束出铁。出渣和出铁操作结束后，封堵炉眼，准备下炉的冶炼。(8)浇注最后合金进行浇注及成品的精整和入库。此产品经化验后其成分为Mn:65%70%;Si:17%20%;C:<1.8%;P:<0.20%;S:<0.04%。表4硅锰合金冶炼工艺出铁情况统计表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>说明所依据的铁合金单位产品冶炼电耗(kW，h/t)为当前铁合金冶炼企业相对比较好的冶炼电耗指标。说明本发明上述方法中，所用原料的成分为当前铁合金冶炼原料相对标准的成分，生产的产品为标准牌号。权利要求1．一种用矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺，其特征在于主要包括烧结、加料、冶炼、中途放渣、再加料、冶炼、出炉、浇注工序。2.根据权利要求1所述的一种用矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺，其特征在于:中途放渣工序中只进行放渣操作，而不进行出铁操作。3.根据权利要求1所述的一种用矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺，其特征在于:中途放渣操作的执行主要是根据冶炼用电负荷决定的，当冶炼用电负荷达到中途出渣冶炼用电负荷规定值时，就进行中途放渣操作。中途出渣冶炼用电负荷规定值是依据冶炼完按炉容装入量装入的炉料时，相对应的冶炼用电负荷。4.根据权利要求1所述的一种用矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺，其特征在于中途放渣和出炉工序中出渣也不出尽，5%10%的渣量一直留在矿热炉内。5.根据权利要求1所述的一种用矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺，其特征在于出炉工序中铁水不会全部放出，5%10%的铁水量一直留在矿热炉内。全文摘要本发明涉及用矿热炉冶炼硅锰及镍铁等合金的有渣冶炼工艺，工艺过程包括烧结、加料、冶炼、中途放渣、再加料、冶炼、出炉、浇注。中途放渣工序只放渣不出铁。中途放渣的执行是由冶炼用电负荷决定的。中途放渣和出炉工序中出渣也不完全出尽，5％～10％的渣量一直留在矿热炉内。出炉工序铁水不会全部放出，5％～10％的铁水量一直留在矿热炉内。本发明采用留铁操作，使原先出铁带走的热量留在炉内，减少了热量支出，降低了电能的消耗。同时冶炼初期的用电负荷较原有工艺增大，合金还原率有所提高，冶炼高温还原反应速率加快，提升了矿热炉的生产作业率。在具体操作环节上与传统工艺基本一致，冶炼过程容易控制。文档编号C22C33/04GK101363096SQ20081016702公开日2009年2月11日申请日期2008年10月9日优先权日2008年10月9日发明者(请求不公开姓名)申请人:刘日宏;张志刚