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1、2013-04礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作共求興盛 視野獨(dú)特 廣東廣新盛特金屬股份有限公司 主要內(nèi)容礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的基本原理 礦熱爐電極工藝及操作 礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作 渣型的選擇和控制 12345礦熱爐存在的問(wèn)題和發(fā)展方向 礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的基本原理氧化鎳還原熱力學(xué)氧化鎳的固體碳還原反應(yīng)為： NiO+C=Ni+CO 2NiO+C=2Ni+CO2根據(jù)布多爾反應(yīng) C+CO2=2CO 及常溫下CO的平衡濃度和溫度的關(guān)系，當(dāng)溫度低于1000 時(shí)，反應(yīng)（1）（2）共存。當(dāng)溫度高于1000 時(shí)，C-CO-CO2體系中CO2幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镃O，因此在高溫下，反應(yīng)（2）基本上不存在。同時(shí)可根據(jù)反應(yīng)式（1）的G=244

2、400-336.4T，常壓下時(shí)還原的開(kāi)始溫度T開(kāi)始=2444000/336.4=726.5k(453.5)(1)(2)礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的基本原理氧化鐵還原熱力學(xué)鐵為多價(jià)元素，存在Fe2O3、Fe3O4、FeO等多價(jià)化合物。鐵氧化物還原平衡圖當(dāng)T570 Fe2O3Fe3O4Fe當(dāng)T570 Fe2O3Fe3O4FeO Fe當(dāng)T675 Fe3O4穩(wěn)定當(dāng)T675 FeO 穩(wěn)定當(dāng)T737 Fe穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯內(nèi)： Fe2O3Fe3O4FeO礦熱爐內(nèi)： Fe2O3 FeO Fe礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的基本原理選擇性還原熔煉原理紅土鎳礦中主要含有NiO、CoO、 Fe2O3、Al2O3、SiO2、Cr2O3、MgO等紅土礦

3、中各元素的還原自由能(G)：指的是氧化物還原、金屬氧化趨勢(shì)的判斷。 G值越小或越負(fù)，則該元素與氧的親和力越大，其氧化物越穩(wěn)定，越難被還原。氧化物穩(wěn)定性：CaO SiO2 Fe2O3 CoO NiO被還原程度：CaO SiO2 Fe2O3 CoO NiO利用選擇性還原原理，采取缺碳操作，使紅土礦中幾乎所有的NiO優(yōu)先還原成金屬，而高價(jià)的Fe2O3適量還原為金屬，其余還原為FeO進(jìn)入熔渣。鐵的還原程度通過(guò)還原劑C的加入量進(jìn)行調(diào)整。 礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的基本原理電熱原理礦熱爐是將電極插入固體爐料或液態(tài)熔體中，依靠電弧和電阻的雙重作用，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，維持工藝過(guò)程所需溫度的電熱設(shè)備。礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的基本

4、原理電熱原理主要熱源：C-C回路：經(jīng)渣液D-D回路：經(jīng)電弧熔池電阻R池-電極下端反應(yīng)區(qū)的電阻爐料電阻R料-未熔化的爐料區(qū)的電阻星形主回路(Y接法)：即熔池電阻組成的回路。正常情況下，電流7080%經(jīng)過(guò)此回路。三角形支路(接法)：即爐料電阻組成的回路。正常情況下，電流2030%經(jīng)過(guò)此回路。礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的基本原理電熱原理星形主回路和三角形支路形成并聯(lián)。那么礦熱爐內(nèi)就可以簡(jiǎn)單分為電阻為熔池電阻的反應(yīng)區(qū)和電阻為爐料電阻的爐料區(qū)。進(jìn)入爐內(nèi)的有效功率，在電爐內(nèi)都變?yōu)闊崮?。這些熱能主要部分用于熔池反應(yīng)區(qū)，決定該區(qū)的溫度，促進(jìn)該區(qū)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行；另一部分用于未熔化的爐料區(qū)，提高爐料溫度，進(jìn)而熔化爐料。礦熱爐電

5、極工藝和操作電極的分類(lèi)電極是礦熱爐的心臟，只有充分地了解電極，才能更好的控制、操作及保護(hù)好電極，才能更好的完成生產(chǎn)任務(wù)。根據(jù)焙燒成型的方式，電極可分為預(yù)焙電極和自焙電極。預(yù)焙電極：將炭素原料加熱混合為成分均一的電極糊用水壓機(jī)壓成電極坯，送到焙燒爐在1300下焙燒，得到的焙燒電極成為炭素電極。焙燒電極再送到石墨化電爐，在2600 下完成結(jié)晶轉(zhuǎn)變，得到石墨化電極。自焙電極：使無(wú)煙煤、焦炭、瀝青和焦油，在一定的溫度下成糊狀物即電極糊，在電爐上用鐵皮制的電極殼內(nèi)裝入電極糊，利用電極自身的熱量和輻射熱來(lái)燒結(jié)成型。自焙電極工藝簡(jiǎn)單、成本低，性能與炭素電極相差不大，但其制造成本僅為石墨電極的1/8,炭素電極

6、的1/3,因此被廣泛應(yīng)用于鐵合金電爐。礦熱爐電極工藝和操作自焙電極燒結(jié)電極好比人的身體，電極殼是軀干，電極糊好比營(yíng)養(yǎng)，那么電流就是精神，只有控制好這三樣，才能更好的把電極保護(hù)好。組成電極殼電極糊技術(shù)要求：直徑1200mm，厚度4mm；筋片數(shù)量8片，正、直、圓；焊縫必須光滑、平正、密實(shí)；上下電極殼垂直同心。作用：電極糊焙燒的模子，賦形和保護(hù)電極不受氧化；導(dǎo)電元件，電極未燒好時(shí)承受大部分電流；提高電極的機(jī)械強(qiáng)度。質(zhì)量要求：高度的耐氧化性和導(dǎo)電性；膨脹系數(shù)小；電阻系數(shù)小，氣孔率小，機(jī)械強(qiáng)度高；干凈、無(wú)雜物、無(wú)雜質(zhì)。礦熱爐電極工藝和操作自焙電極的燒結(jié)原理熱源：(1)電極本身的傳導(dǎo)熱 (2)由電爐爐內(nèi)溫

7、度向上輻射的熱量 (3)電流通過(guò)電極時(shí)產(chǎn)生的電阻熱(1)溫度由室溫升至200，電極糊由塊狀逐漸融化至全部成為熔融態(tài)。水分和低沸點(diǎn)成分開(kāi)始揮發(fā)。(2)溫度由200升至600，粘結(jié)劑開(kāi)始揮發(fā)分解，電極糊由熔融態(tài)逐漸變?yōu)楣虘B(tài)。(3)溫度由600升至800，殘余揮發(fā)物繼續(xù)排出，經(jīng)過(guò)48h，當(dāng)電極從銅瓦中出來(lái)后電極焙燒基本結(jié)束。燒結(jié)過(guò)程：礦熱爐電極工藝和操作電極硬斷(1)電極糊灰分過(guò)高，雜質(zhì)較多，燒結(jié)質(zhì)量不好，強(qiáng)度不夠。(2)電極殼內(nèi)灰塵較多，使兩層電極糊出現(xiàn)隔離層。(3)爐膛高溫區(qū)漏入大量空氣，使電極嚴(yán)重氧化變細(xì)。(4)電極長(zhǎng)時(shí)間不壓放。(5)較長(zhǎng)時(shí)間停爐后，及在送電過(guò)程中加熱電極速度過(guò)快，使處在料上

8、、下面的電極因冷卻速度和加熱速度不同步而產(chǎn)生電極應(yīng)力，使電極出現(xiàn)裂紋而硬斷。影響電爐正常生產(chǎn)。電極硬頭掉入爐內(nèi)，減少了工作端長(zhǎng)度，使電流負(fù)荷給不足，同時(shí)電極和硬頭劇烈打弧，加快電極消耗；若處理不當(dāng)會(huì)使該相電極電流為零，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。 原因：危害：礦熱爐電極工藝和操作電極硬斷(1)立即分閘停電；(2)根據(jù)硬斷長(zhǎng)度和電極燒結(jié)情況壓放電極；(3)將爐料在電極周?chē)殉慑F體；(4)最低電壓級(jí)段送電，低功率焙燒電極。注意：送電一定緩慢進(jìn)行，待電極焙燒好后，緩慢提升功率。(1)電極糊質(zhì)量和防止灰塵進(jìn)入；(2)電爐密封，防止大量空氣進(jìn)入氧化電極；(3)合理均勻的排渣，合理壓放電極；(4)減少電極應(yīng)力。處理方法

9、：預(yù)防：礦熱爐電極工藝和操作電極軟斷大量液態(tài)電極糊掉入爐內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生大量氣體，爐內(nèi)氣壓增大，造成爆炸事故。可持續(xù)影響電爐一周時(shí)間。 (1)電極糊質(zhì)量不好發(fā)生懸糊；(2)電極殼焊接不好，引起破裂，導(dǎo)致漏糊軟斷；(3)電極下放過(guò)快或壓放電極過(guò)長(zhǎng)，電極未燒結(jié)好。原因：危害：電極在未燒結(jié)好的部位發(fā)生斷裂，造成漏糊現(xiàn)象。(1)發(fā)現(xiàn)軟斷后立即停電，應(yīng)迅速將電極落下，盡量使電極與斷頭相連接，使電極糊不外流，然后送電。必須用低負(fù)荷焙燒電極，將電極與斷頭接上。此過(guò)程中嚴(yán)禁提升電極。(2)若無(wú)法止住電極糊外流，重新焊接電機(jī)殼底部，重新加糊，送電低負(fù)荷焙燒電極。處理：礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作正常生產(chǎn)的基本特征爐內(nèi)負(fù)壓穩(wěn)定

10、，爐蓋幾乎無(wú)竄火；爐渣、鐵水溫度正常；渣、鐵排放正常；爐墻、爐蓋、爐底各部位溫度無(wú)異常情況出現(xiàn)；電壓、電流平衡；爐料均勻下沉；電極燒結(jié)、消耗量正常。 非正常爐況爐蓋竄火嚴(yán)重渣、鐵溫度高渣、鐵溫度過(guò)低，流動(dòng)性差爐蓋溫度高電流波動(dòng)較大，功率不穩(wěn)礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作爐蓋竄火本質(zhì):高溫氣體由壓力高的地方向壓力低的地方運(yùn)動(dòng)。危害壓力環(huán)漏油電極偏移打弧煙氣密封圈垮塌電極殼變形礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作爐蓋竄火的原因及解決方法原因煙道及熱風(fēng)管堵塞料層厚度薄料面分布不合理電極插入太淺電極周?chē)鷴煸ＷC煙道、熱風(fēng)管沒(méi)有堵塞，提供充足的負(fù)壓。做好煙道、熱風(fēng)管密封，減少負(fù) 壓損失。保證一定的料層厚度。料面的合理布局“饅頭型

11、”。合理的電極插入深度。合理均勻的排渣。減少電極刺火和翻渣而形成較大的掛渣。礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作渣、鐵溫高本質(zhì):電極產(chǎn)生熱能的主要形式是電弧熱和電阻熱。電極產(chǎn)生的熱能其主要分配為：化料和維持合適的渣鐵溫。分配給渣鐵的熱量多時(shí)，則渣鐵溫高。影響：熱能浪費(fèi)，電耗指標(biāo)差；對(duì)爐襯和渣、鐵眼侵蝕嚴(yán)重。原因渣型排渣渣線電極插入深度控制合理渣型，保證渣相對(duì)較低的熔點(diǎn)和粘度。均勻合理的排渣?？刂坪侠淼脑€?？刂坪霉β屎碗妷旱钠ヅ湟哉{(diào)節(jié)電極插入深度，獲得熱能合理的分配。礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作渣、鐵溫低，流動(dòng)性差原因本質(zhì):電極產(chǎn)生的熱能(電弧熱和電阻熱)主要分配給化料的熱量多，分配給渣鐵的熱量少，導(dǎo)致渣鐵溫度低。渣

12、沒(méi)有達(dá)到足夠高的過(guò)熱度以減小渣的粘度，從而使渣的流動(dòng)性差。 影響：渣排不動(dòng)，不吃料，沒(méi)產(chǎn)量；渣中“跑鎳”較多，回收率較低。渣型排渣爐內(nèi)翻渣電極插入深度控制合理渣型。均勻合理的排渣。爐況穩(wěn)定，減少翻渣情況。一定功率下，選擇合適的電壓級(jí)別與之匹配調(diào)節(jié)電極插入深度，獲得熱能合理的分配。功率與電壓礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作爐蓋溫度高原因本質(zhì):電極產(chǎn)生的熱能或其他熱能離爐蓋較近，通過(guò)熱傳遞能更多的將熱量傳遞給爐蓋，造成爐蓋溫度過(guò)高。 影響：爐蓋密封圈垮塌(嚴(yán)重影響生產(chǎn))；上升煙道燒穿；電極附屬設(shè)備（壓力環(huán)漏油、導(dǎo)向輪軌道燒斷等)。渣型排渣爐內(nèi)翻渣電極插入深度控制合理渣型(尤其FeO)。均勻合理的排渣(使電極插

13、入較深，料面增厚)。爐況穩(wěn)定，減少翻渣情況。做好電爐密封，防止空氣進(jìn)入一定功率下，選擇合適的電壓級(jí)別與之匹配調(diào)節(jié)電極插入深度，獲得熱能合理的分配。功率與電壓密封不好電極硬斷或掉頭礦熱爐生產(chǎn)工藝及操作電流波動(dòng)大，功率不穩(wěn)原因本質(zhì):渣的導(dǎo)電性瞬間發(fā)生變化較大，即電阻變化較大。根據(jù)歐姆定律I=U/R，當(dāng)電壓一定，電阻發(fā)生變化時(shí)，電流必然波動(dòng)較大。則P=IU，即功率同樣發(fā)生波動(dòng)。 影響：三相電極電流差異太大，有效功率降低；功率不穩(wěn)，導(dǎo)致耗電量不足，影響產(chǎn)量，同時(shí)影響電耗指標(biāo)。渣型排渣爐內(nèi)翻渣電極插入深度控制合理渣型(尤其FeO)。均勻合理的排渣(使電極插入較深，料面增厚)。爐況穩(wěn)定，減少翻渣情況。一定

14、功率下，選擇合適的電壓級(jí)別與之匹配。增加電極插入深度。功率與電壓渣型的選擇和控制渣型的選擇“冶煉在于煉渣”：對(duì)于冶煉來(lái)說(shuō)，渣與金屬的分離是靠渣-金屬間熱量及質(zhì)量的交換而實(shí)現(xiàn)的，爐渣是決定金屬成品最終成分及熔煉溫度的關(guān)鍵因素。通過(guò)調(diào)整渣的成分、性質(zhì)來(lái)控制各元素的氧化還原反應(yīng)1分離和吸收雜質(zhì)，除去有害于金屬產(chǎn)品性能的雜質(zhì)2覆蓋合金上層，減少熱損失并防止合金吸收氣體3爐渣減輕冶煉產(chǎn)物對(duì)爐襯的沖刷和侵蝕，延長(zhǎng)爐襯壽命4渣型的選擇和控制渣的物理化學(xué)性質(zhì)冶金過(guò)程的正常進(jìn)行及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在很大程度上取決于熔渣的物理化學(xué)性質(zhì)，而熔渣的物理化學(xué)性質(zhì)主要是由熔渣的組成決定。渣量物理性質(zhì)密度融化溫度堿度粘度熔點(diǎn)分離

15、熱量除雜熱損失金屬損失分離流動(dòng)性除雜掛渣侵蝕脫磷渣型的選擇和控制鎳鐵生產(chǎn)的基本渣型鎳鐵生產(chǎn)的渣型主要是SiO2-MgO-FeO，其熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、粘度直接影響著礦熱爐的正常生產(chǎn)和指標(biāo)。此外，爐襯也是根據(jù)渣型選擇耐火磚。熔點(diǎn)決定最低渣、鐵溫度：(1)鎳鐵水溫度順利出爐(2)實(shí)現(xiàn)渣鐵分離和渣的出爐。粘度是熔渣的重要性質(zhì)，關(guān)系到冶煉過(guò)程能否進(jìn)行、也關(guān)系到鎳鐵能否充分地通過(guò)渣層沉降分離。冶煉過(guò)程要求爐渣具有較小的粘度。 導(dǎo)電性直接影響電極插入深度，從而影響渣溫和粘度渣型的選擇和控制渣的熔點(diǎn)及渣溫 渣的熔點(diǎn)主要由SiO2、MgO和FeO的質(zhì)量百分比決定。SiO2 ，渣熔點(diǎn)MgO，渣熔點(diǎn)FeO ，渣熔點(diǎn)1.

16、7SiO2/MgO1.9,在此區(qū)間，渣熔點(diǎn)相對(duì)較低。保持渣溫高于熔點(diǎn)約50:反應(yīng)更好進(jìn)行；渣鐵易分離，提高回收率。掛渣操作，保護(hù)爐襯，延長(zhǎng)使用壽命。渣型的選擇和控制渣的粘度SiO2 ，粘度 ；FeO，粘度；在一定范圍內(nèi)MgO，粘度；當(dāng)超過(guò)一定濃度， MgO，粘度其中， SiO2對(duì)渣的粘度影響最大。T ，粘度；渣的導(dǎo)電性SiO2 ，導(dǎo)電性；FeO，導(dǎo)電性； MgO，導(dǎo)電性渣的導(dǎo)電性太好，電極插不下去，插入深度過(guò)淺，導(dǎo)致?tīng)t底溫度偏低，渣鐵分離困難，出渣出鐵困難等。礦熱爐工藝優(yōu)化渣型控制SiO2:49%52%;FeO:6%7%;MgO:28%30%;SiO2/MgO:1.71.9渣、鐵溫度渣溫:15301550 ;鐵溫: 14901510 爐蓋溫度及負(fù)壓爐蓋溫度:700800 ;爐內(nèi)負(fù)壓: -5Pa-8Pa正常爐況的基本特征電壓、電流平衡；爐料均勻下沉；爐渣、鐵水溫度正常；渣、鐵排放正常；爐墻、爐蓋、爐底各部位溫度無(wú)異常情況出現(xiàn)；電極燒結(jié)、消耗量正常。 礦熱爐存在的問(wèn)題及發(fā)展方向存在問(wèn)題爐渣的熱量回收與物質(zhì)