高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝研究

蘭 忠，唐庚飛

（1.靖西市大西南錳業有限公司，廣西 百色 533803；2.廣西大錳錳業集團有限公司，廣西 南寧 530008）

近年來，國內外許多的廠家在高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝方面都進行了大量的探索，并不斷的將其引入到實踐中，盡管現在國內外各廠家在高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的原料要求和渣型選擇等許多方面都有不同的意見，但是大家都認為高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的效果與電爐參數、原料物化性質以及爐前操作制度都有著緊密的聯系。

1 高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝的技術措施

大量的實驗結果表明：通過提高入爐的有效功率、確定合理的配礦原則和掌握正確的爐前操作制度可以有效的降低硅錳合金冶煉渣、鐵比[1-3]。

1.1 提高入爐的有效功率

實驗表明，提高高功率礦熱爐內生成硅錳合金的冶煉反應的溫度可以保證渣中氧化錳和二氧化硅能夠最大程度的進入到硅錳合金中，而且氧化錳和二氧化硅對反應溫度的要求也十分嚴格。由于高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉是屬于渣法冶煉，所以爐渣堿度會對硅錳合金在高功率礦熱爐中分配平衡產生一定的影響。通常終渣堿度越高，表觀平衡常數就會越大，渣中的氧化錳濃度就會降低。但是錳的回收率的高低并不只是由渣中氧化錳的濃度決定，這是因為終渣堿中的濃度是由高功率礦熱爐中原料配入的溶劑量和渣中的二氧化硅所決定。如果采用增加高功率礦熱爐中的氧化鈣和氧化鎂的配入量來達到提高爐渣堿度的目的，那么終渣中的氧化錳的含量就會降低，但是錳的實際回收率會受到渣量增加的影響，所以錳的實際回收率通常都比較低，因此還會一定程度的阻礙二氧化硅發生反應。因此，廠家會通過提高硅的回收率以使終渣堿的濃度增大，進而提高錳的回收率，最終使高功率礦熱爐中的溶劑配入量降低，最終實現高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的目的。

1.2 確定合理的配礦原則

我國的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的渣比通常都比較高，這主要是因為我國所使用的錳礦磁材料大多都為貧礦和高錳渣，所以錳礦原料中的含有的三氧化二鋁的組分很難被還原，基本上都留在了終渣里。如果終渣中的三氧化二鋁的含量過高，且高功率礦熱爐的溫度較低的時候，那么排渣就會變得比較困難。通常在實際的生產過程中可以采用添加造渣原料的方法解決排渣困難的問題。幾年來我國進口錳礦的使用量逐漸增加，為我國的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝提供了一個良好的環境。但是我國在實際的配礦方面對高功率礦熱爐原料中的三氧化二鋁組分的重視度還遠遠不夠，因此并沒有將鋁錳比低的原料投入到高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝中[4-6]。

理論上高功率礦熱爐中爐渣的粘度是決定終渣能否順利排放的主要因素，而爐渣的粘度的大小則是由渣的組成成分和爐渣的溫度所決定。通常情況下，當高功率礦熱爐中爐渣中的二氧化硅的含量一定的時候，爐渣中的三氧化二鋁的含量是影響爐渣粘度大小的主要因素。如果高功率礦熱爐中爐渣的穩定超過了1500℃，那么爐渣中的三氧化二鋁的含量的變化對渣的粘度的影響就不會太明顯。為了保證排渣足夠的順暢，既可以適當的降低原料的硅錳比，也可以適當的提高冶煉的溫度。

1.3 掌握正確的爐前操作制度

高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的實際過程中，高功率礦熱爐的內爐料融化和渣中的主要組分為氧化錳和二氧化硅，氧化錳和二氧化硅的還原反應是在同一時刻進行的。在一個高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的周期內，實現低渣比冶煉的重要環節是如何使爐內的化料速度與反應速度保持一致。通常一個合理的爐前操作制度主要表現在一下三個方面。

（1）保證電極在爐料中的埋入深度滿足標準要求。

單位時間內輸入高功率礦熱爐中的有功功率轉變的熱能主要分為兩部分：一部分熱能主要用于維持熔池反應區的溫度，這既可以有效的提高錳、硅的反應速度，又可以提高錳、硅的還原程度；另一部分熱能主要用于提高爐料區的溫度，進而提高爐料融化的速度，保證熔池反應區的物質不會出現短缺的現象。合理的分配有功功率轉變的熱能是高功率礦熱爐能夠平穩高效運行的基本保障。在實際的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉過程中只有保證電極在爐料具有合理的埋深之后才能通過調整“操作電阻”得到最佳的“爐料配熱系數”。調整“操作電阻”主要根據電極間電壓梯度的大小，來適當的增減爐料中焦炭配入量，同時還需要對焦炭的粒度級配進行適當的調整。

（2）高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉應該選擇恒功率的操作制度。

進行高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的時候，爐膛中的爐渣溫度和焦炭厚度都是呈周期性發生變化。為了確保高功率礦熱爐能夠平穩高效的運行，那么應該前一次出爐至下一次出爐之間的電極頂端位置處的移動保持穩定，這不僅能夠確保高功率礦熱爐中的還原反應保持穩定，而且還可以保證輸入的有功功率保持恒定。如果在進行高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的時候采取恒定電流的操作方式就達不到上述的要求，通常在實際的生產過程中，爐前儀表工實現恒功率操作主要是依據電極把持器，根據電極把持器的位置，形成一個電極電流先升后降的控制模式，進而形成恒功率。

（3）確定合理的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉周期。

理論上高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的周期應該是由熔池反應區的容積和渣中錳、硅元素的還原程度所決定。但是實際的高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉過程中，爐內通常都不會發生“翻渣”的現象，因此可以適當的延遲高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉的時間，盡可能的降低熱量的損失，有效的提高爐膛的溫度。高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉時的入爐有功功率的提高可以保證爐內焦炭層反應區的溫度處于穩定狀態，這樣才可以有效的提高錳、硅的還原率。而且在這種情況下，延長硅錳合金低渣比冶煉的時間很容易使出鐵時的溫度過高，導致硅錳合金中的錳揮發，最終使得錳的回收率降低。如果氧化錳的含量已經接近了還原平衡的“乏渣”，還將氧化錳保留在高功率礦熱爐中加熱，就會使得硅錳合金低渣比冶煉需要消耗的電量大幅度的增加。所以在確定硅錳高功率礦熱爐中的冶煉周期應該取決于實際生產中消耗的電量、材料用量等重要指標。

2 高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉效果

高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉所需要的硅石的配入量會減少將近一半，而且用焦量也會相應的降低。由于錳、硅元素的回收率變大，所以渣鐵比的值將會大幅度的降低。此外、三氧化二鋁含量的終渣排放也不會受到附加溶劑明顯的影響。

3 結束語

高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉工藝的關鍵在于Mn、Si兩元素，提高Mn、Si兩種元素的回收率以及及時解決出鐵時的排渣問題是提高高功率礦熱爐與硅錳合金低渣比冶煉效果的主要內容。