大型鈦渣電爐渣、鐵口長壽化技術研究

摘 要：本文簡要介紹了25.5MVA半密閉圓形電爐渣鐵口結構和材質，根據鈦渣冶煉的特點，結合實際生產情況，針對生產過程中電爐渣鐵口維護困難、壽命短的現象進行分析探討，并提出解決方案。

關鍵詞：電爐;渣鐵口;長壽化;結構;材質

1.前言

鈦渣電爐容量為25500kVA，電爐有渣、鐵口各一個，渣口用于出渣、鐵口用于出鐵。電爐主要生產TiO274%酸渣，出渣溫度為1690℃～1740℃左右，出鐵溫度為1500℃左右。電爐爐襯熔池段內襯采用93%鎂磚、外襯91%鎂磚砌筑，電爐渣、鐵口通道外圈采用93%標準鎂磚砌筑，內圈采用97%澆注料澆注，爐殼外左、右兩側、上部采用水冷壁冷卻，鎂磚外側段預埋鋼管通道、采用免烘烤碳化硅澆注料進行整體澆注。

2.影響鈦渣電爐渣、鐵口長壽化的主要因素

2.1電爐渣、鐵口通道結構與材質

渣鐵口通道周圍砌筑是用93%標準鎂磚平砌而成，此種砌法形成的磚縫成一條直縫、縫隙多，鐵水極易從縫隙中滲漏。

鐵口、渣口的耐火材料在使用過程中，首先是澆筑料最先侵蝕，然后通道鎂磚被侵蝕。渣、鐵口通道被侵蝕鎂磚和澆注料后變大，渣、鐵水在通道內堆積，容易形成跑渣、鐵事故。

2.2鈦渣冶煉工藝操作制度

由于鈦渣熔體具有極高的化學活性，能很快地腐蝕耐火材料，為了較好的保護爐墻襯磚，冶煉過程必須維持一定的掛渣厚度。因此，為了保護電爐的掛渣層，必須加強對電爐的掛渣操作，但由于冶煉操作，導致電爐掛渣層脫落減薄的情況頻繁發生，加快了對渣、鐵口磚層的侵蝕速度。

2.3 出渣、鐵操作

目前，電爐出渣、鐵過程中，先采用開口機開口，然后用人工采用吹氧管對通道進行擴洗，由于操作手法和力度不同，導致在開口過程容易發生跑偏的情況，對渣鐵口耐火材料造成嚴重影響;同時開口時采用吹氧管燒口距離過長，氧氣對出鐵、出渣通道的高溫灼燒進一步破壞渣鐵口通道的耐火材料。

3.長壽化技術研究

鈦渣冶煉在1600～1800℃的高溫下完成冶煉過程，爐內電極電弧溫度可達3000℃以上，加之鈦渣冶煉開弧冶煉的特點，這樣的冶煉溫度遠遠高于煉鐵高爐和其它的鐵合金爐、電石爐等礦熱爐。

3.1 電爐渣、鐵口材質選擇

為了提高鐵口、渣口耐火材料使用壽命，針對冶煉高鈦渣電爐的特點，對電爐鐵口、渣口的鎂磚和堵口泥進行了研究、試用。

研究發現渣、鐵口通道采用的MZ-93B鎂磚，由于鎂質材料熱震穩定性本來就較差，在出渣或出鐵過程中高溫熔體對耐火材料反復沖刷，爐外渣鐵口部位還承受由于出渣或出鐵時反復的熱沖擊，加上開堵口時也存在較大的機械沖擊，因此極易出現剝落和粉化，使用壽命較低。

為提高渣鐵口通道砌磚的抗熱震性和抗侵蝕能力，渣鐵口通道爐墻段及水冷壁間段均采用抗渣性和熱穩定性較強的瀝青浸油鎂磚MZ-97T替代現使用的MZ-93B，并采用相應牌號耐火泥砌筑;設計采用改進型碳化硅澆注料。

3.2結構優化

采用油侵97%高鎂磚替代93%鎂磚作為渣、鐵口處爐襯材料，同時采用子母扣磚進行砌筑，進一步提高渣鐵口使用壽命，縮短檢修周期。渣、鐵口改造后原爐墻段渣鐵口從爐墻外側向內清除600×800mm見方、深度800mm（按1200mm組織）以上的區域，改為新設計的瀝青浸油鎂磚標磚，渣鐵口通道采用新設計的瀝青浸油鎂磚整體套磚。

3.3炮泥的選擇

電爐不出鐵時，炮泥填充在渣鐵口孔道內，使渣鐵口維持足夠的深度，出鐵時，鐵口內的炮泥中心被鉆出孔道，渣鐵液通過孔道排出爐外。此時要求炮泥維持鐵口孔道的穩定，最終出凈爐內的渣鐵。每次出鐵都要鉆孔和堵塞，高壓、熾熱的渣鐵水對炮泥機械沖刷和物理化學侵蝕，要求炮泥具有良好的填充性、燒結性和耐侵蝕性，避免炮泥在使用過程產生裂紋，發生鐵口斷裂等影響正常出鐵的事故。

現使用的有水炮泥，由于高溫下水蒸汽容易析出，造成炮泥在燒結過程易變形產生裂縫，容易造成漏鐵事故，從有水炮泥和無水炮泥的指標來看，無水炮泥要略優于有水炮泥。

3.4使用后的效果

連續生產8個月后，打開鐵口，未發現有鐵滲出到磚面的情況，而且通道維持完整，說明耐火材料的改造效果明顯。

3.5鈦渣冶煉工藝操作制度的優化

送電功率控制在1.0～1.3MW/t混合料，避免底部鐵水溫度過高?？刂瓶偣脑?.2～1.4MW/ t混合料，避免過多送電升高渣鐵溫度。維持600mm～1000mm的掛渣層厚度，通過中心加入鈦精礦加快物料熔化速度，降低出渣、出鐵溫度。

由于所用鈦精礦熔點低，結構致密，FeO含量高，還原速度慢;且鈣鎂含量高，渣流動性好對掛渣層造成沖刷，而掛渣層破壞特別是渣鐵口附近的掛渣層破壞后會直接對耐火材料的使用造成影響。因此掛渣層的保護也是提高渣鐵口耐火材料使用壽命的重要途徑，在實際操作中采取以下措施：

1、采用多點布料方式，增加周邊料管的加料量，將周邊物料的配炭比提高到100：17～100：20，便于保護熔池段掛渣層，嚴禁在冶煉后期大幅度調整品位;每次出渣后，人工從爐門口加入100～300kg焦炭。

2、在冶煉后期采用低電壓操作，避免因攀礦渣的流動性造成對掛渣層沖刷。

3、控制冶煉總功耗，加入150噸物料按照≤190MW的總功耗控制，功耗送到后及時出渣，避免后期送入過多的電能對掛渣層沖刷。

3.6電爐的操作與維護

3.6.1? 加強爐前作業

嚴格控制冶煉各時期的送電負荷，控制爐況，掌握好出爐時間，特別是加強設備的巡視維護，及時處理異常問題。做好爐內壓力控制和水冷軟管的保護，防止出現爐內進水和爐氣爆炸的工藝事故。做好主動的防范措施和被動的技防保護措施，避免因操作原因對爐襯造成的損害。

3.6.2 加強對渣鐵口操作與維護。

采用機械進行開堵口，避免人工操作時吹氧管的氧化灼燒及開口位置的偏移破壞渣鐵口通道;要求堵口機堵口深度≥1米，讓堵口泥盡量在鐵口通道內對通道進行保護;通過對渣鐵口兩側熱電偶的監控，及時掌握渣鐵口兩側溫度變化情況;制定合理的檢修周期，避免發生漏鐵或漏渣的情況。

參考文獻

[1]莫畏、鄧國珠、羅方承，編著《鈦冶金》冶金出版社，1998

[2]楊紹利，盛繼孚編著《鈦鐵礦熔煉鈦渣與生鐵技術》冶金出版社 2006，6

[3]汪鏡亮，《鈦渣生產的發展》鈦工業進展 2002，1

[4]馬慧娟，《鈦冶金學》鈦工業進展 1979.1

作者簡介：

那文川，男，漢族，1986年5月，四川廣元人，大學本科學歷，政工師。