【钢铁冶炼】-高碳铬铁的冶炼工艺与原理

高碳铬铁的冶炼工艺与原理高碳铬铁的冶炼工艺与原理 高碳铬铁的冶炼工艺与原理高碳铬铁的冶炼工艺与原理一、矿热炉高碳铬铁的生产方法有电炉法、竖炉（高炉）法、等离子法和熔融还原法。竖炉法现在只生产低铬合金Cr<3％，较高铬含量（例如Cr>6％）的竖炉法生产工艺尚处在研究（1）电炉使用电这种最清洁的能源。其他能源如煤、焦炭、原油、天然气等都不可避免地将伴生的杂质元素带入冶金过程。只有采用电炉才能生产最清洁的合金。（2）电是唯一能获得任意高温条件的能源。（3）电炉容易实现还原、精炼、氮化等各种冶金反应要求的氧分压、氮分压等热力学条件。主要技术参数根据生产的品种和年产量，首先确定炉用变压器的额定容量，选择变压器的类型（三相或三台单相、工作电压和工作电流。然后确定电炉的几何参数，包括电极直径，电极极（或电极中心距。表1部分还原电炉主要技术参数变压器容量/KVA使用电压/V电极直径/mm极心圆直径/mm炉膛直径/mm炉膛深度/mm9000148.59002300-25004500210012500120-168?1910202600±5060002300组成结构埋弧式还原电炉由炉体、供电系统、电极系统、烟罩（或炉盖、加料系统、检测和控制系统、水冷却系统等组成。二、工艺流程原料的选取冶炼高碳烙铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭以及硅石作为还原剂。（1）铬矿世界铬铁矿矿床主要分布在东非大裂谷矿带、欧亚界ft乌拉尔矿带、阿尔卑斯—喜马拉雅矿带和环太平洋矿带。近南北向褶皱带中的铬铁矿资源量，占世界总量的90％以上。其中南非、哈萨克斯坦和津巴布韦占世界已探明铬铁矿总储量的85％以上，占储量基础的90％以上，仅南非就占去了约3/4的储量基础。①选矿原则：由于铬是用途最多的金属，而且在“战略金属”中列第一位。当今世界拥有铬矿资源的国家或资源缺乏的国家，都在加紧铬矿石选矿的研究，其选别方法有：1）重选：如跳汰、摇床、螺旋溜槽、重介质旋流器等。2）磁电选：包括高强场磁选、高压电选。3）浮选和絮凝浮选。4）联合选：如重选—电选。5）化学选矿：处理极细粒难选贫铬矿。在上述铬矿选矿方法中，生产上主要采用重选方法，常采用摇床和跳汰选别。有时重选精矿用弱滋选或强磁选再选，进一步提高铬精矿石的品位和铬铁比。②铬矿搭配原则：在高碳铬铁的实际生产中往往需要选择合适的矿种搭配以及搭配比例。铬矿搭配的原则主要有:1）合适的铬铁比。一般来说，冶炼含铬量大于5％的合金要求入炉综Cr2o3/∑FeO2.0602.6。2）MgO/Al2o3比值。它不但影响熔渣的导电性能和还原性能，而且影响合金的含碳盘。在实际生产中，使用MgO/Al2o3，比值偏低的铬矿需配足量的焦炭，以增加焦3）合适的块度搭配。单独使用粉矿时，易造成粉矿烧结，使料面透气性变差，严重破坏了冶炼气氛；使用块度大的铬矿易增加精炼层厚度，造成合金含碳量偏低。4）合适的熔化性能。单纯使用易熔铬矿会造成成渣过早，使熔化速度快于还原速度，易造成渣中跑铬高现象;单纯使用难熔铬矿会增厚精炼层，出现大量未还原矿核以及合金含（2）还原剂在合金生产中，使用最为普遍的是最便宜的一种还原剂冶金焦“碎块（高炉用焦经筛选后的筛下焦。由于炼焦用煤的质量及焦化厂生产焦炭的条件不同，碎焦块的质量也各焦炭中含有的硫主要是有机琉及大量的硫化物，还有少量的硫酸盐和极少量以碳中固35％-550.8-1t/m3。焦炭的性质依其块度不同而变化，如表2所示。表2焦炭性质随块度变化情况块度/mm25--5013--256--136含量/％挥发分2.02.54.06.0灰分固定碳25-40mm的焦块的电阻比焦粒10％-15％。生产铁合金用焦炭原料的处理原料的质量要求：原料的品位和纯洁度：冶炼要求原料尽可能高的品位。纯洁度高的原料可以取得高产、优质、低消耗的效果原料中的有害杂质：原料中的杂质以硫磷最为有害，因为它们进入铬铁合金后，最终将影响钢和钢材的质量。原料的粒度：原料粒度是否合适对冶炼进程是有很大的影响。原料粒度过大会造成铬矿中Cr2o3＞40％，Cr2o3/ΣFeO＞2.5，s＜0.05％，P＜0.07％，MgO和Al2o3含量不能过高；粒度10—70mm，如系难熔矿，粒度应适当小些。焦炭要求含固定炭不小于84％，灰分小于15％，S＜0．6％，粒度3—20mm。硅石要求含SiO97％，Al2o3＜1．o％，热稳定性能好，不带泥土，粒度20一80mm。原料的干燥：A原料的干燥也很重要，特别是焦炭更需干燥。因为使用湿焦有以下几方面缺点：（1）焦炭孔隙度大，故吸水性很强。焦炭中水分的波动，首先影响到炉料中固定炭配比的准确性，其次水分的蒸发也消耗热量。特别当塌料时，湿料直接进入坩埚区（2）湿焦破碎后，其粉末常把筛孔堵塞或使筛孔变小，结果焦末筛不下来，使焦炭中粉末增多。（3）湿焦炭装入到闭炉，易使料管堵塞产生悬料，当料崩塌时，会带入空气，炉内压力迅速增高，有可能产生爆炸事故。干燥焦炭可用转简干燥机。转筒干燥机的直径为1.5m；长12m，通入转筒的热风温度为200℃，这种干燥机每小时每立方米容积能蒸发水分24kg。破碎与筛分：由于入护的原料有一定的粒度规格，而使用直接从矿ft开采远来的矿石往往不能满足这个要求，因此必须先进行破碎筛分达到所规定的粒度才能入炉使用。目前，破碎铬矿和硅石的设备大多使用颚式破碎机。矿石在不动颚板和可动颚板之间矿热护要求焦炭的粒度比矿石小。对冶炼要求小粒度的原料或焦炭可采用对辊破碎机15-20mm4-5mm的小槽。对辊为硬面铸铁件，其质量好坏影响其使用寿命，33-4。原料的输送与称量：原料破碎后，再筛分，经过称量配料，送到炉顶料仓，通过料管加入炉或送至加料平台。上料（即原料的输送）设备与称量必须简单可靠，目前采用的上料方式有以下两种：一种是用皮带运输机将料达到料仓，然后按配料比在配料车（又称作称量车）将料配另一种上料方式是用上料小车沿斜桥将炉科送到炉顶平台。上料小车在原料仓，用杠5kg。炉料的混合是靠下料和倒运时进行的。所以在称量时，应当把密度较小的料配在底部，以便下料时达到混合均匀的目的。原料的预处理为降低高碳铬铁生产设备的造价，各厂都趋向使用大型还原封闭电炉，这些电炉必须造球工艺：铬矿资源中块矿只占总量的20％，其余80％是粉矿。有相当一部分铬矿居（又称冷固结球团、热压块、蒸汽养生球团、碳酸化球团、烧结球团、预还原球团等。常用造球设备有压块机、圆筒造球机、因盘造球机等。焙烧工艺过程：原料矿石中通常含有大量的高价氧化物、化合水、碳酸盐和硫化物。焙烧是在适当温度和气氛条件下，使矿石发生脱水、分解、氧化、还原过程，改善入炉矿石的物理性质和化学组成。烧结工艺：烧结是利用矿石出现熔化或矿石与焙剂之间的固—固反应产生液相来润湿ΔG个自发进行的过程。高碳铬铁的冶炼冶炼基本原理电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是在电弧加热的高温区用碳还原铬矿中铬和铁的氧化按炉口形式分为高烟罩敞口式、矮烟罩敞口式（将高烟罩降低后，短网由烟罩上部引入的一种改进型、半封闭式和封闭式4种（见下图3。前两种为早期使用的形式，日趋淘汰。目前广泛采用的是半封闭式和封闭式。其中半封闭式还原电炉应用最广，这种电炉（特别是中、小型的）便于观察和调整炉2所示则为全封闭式还原电炉冶炼车间剖面图，主要由配料站、主厂房及辅助设施等组成。冶炼操作电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是在电弧加热的高温区用碳还原铬矿中铬和铁的氧化冶炼操作工艺：电炉熔剂法生产高碳铬铁采用连续式操作方法。原料按焦炭、硅石、铬矿顺序进行配料，以利混合均匀。敞口炉通过给料槽把料加到电极周围，料面呈大锥体。电炉内所发生化学反应生产高碳铬铁的主要过程是：碳还原氧化铬生成Cr3C2的开始1385KCr7C31453K1520Cr3C2，氧化铁还原反应开始温度比三氧化二铬还原反应开始温度低，因而铬矿中的氧化铁在较低的温度下就充分地被还原出来Mysteel咨询隆重推出十二五四大重点工程Myyouse即将举办“上海有色金属技术与产品市场前沿论坛”-尽享新技术，新产品，新市场1、目的转炉冶炼过程因设备设施存在缺陷造成转炉煤气泄漏,加之老区四座转炉二次除尘风管相互串联,新区转炉之间距离过近;为确保在转炉炉后及以上平台作业人员的人身安全,制定此制度。2、作业活动分类2.1日常点巡检、设备设施维护纳入标准化作业指导书管理范畴;2.2设备设施在线抢检修、处理氧枪等作业项目纳入非常规危险作业管理范畴。3、危险因素分析:3.1、氧枪提升口(副枪提升口)、加料系统、烟罩口、锅炉连接部位、锅炉检查孔、防爆膜(勾头盖)等冶炼过程因密封不严或微正压泄漏煤气;3.2、转炉煤气水封、溢流水槽、持续排水器等因水位缺失泄漏煤气;3.3、排污管道阀门、法兰破裂、断裂泄漏煤气,进出口风管死角残留的煤气;3.4、出口风管盲板、人孔夹不紧或密封条变形损坏泄漏煤气;3.5、转炉煤气放散期间未正常点火造成的区域煤气浓度超标;3.6、煤气管道互窜造成的泄漏煤气;4、管理职责3.1、转炉生产工段负责冶炼过程氧枪提升口(副枪提升口)、加料系统、烟罩口等部位烟气的管控,存在问题及时采取相应的安全措施。3.2、除尘运行工段负责冶炼过程水封、排水器、除尘器、人孔、盲板阀等与之相关的设备设施的管控;对转炉煤气回收系统进行管控;负责对除尘器、锅炉、烟罩等检修作业的煤气可靠切断;对存在问题及时采取相应的安全措施并及时做好信息反馈。3.3、各区域人员在转炉冶炼期间进入转炉炉后以上平台作业,必须到转炉生产单位进行告知并登记,该记录由当班炉长负责。3.4、作业人员进入转炉炉后区域必须二人同行,单人不得在该区域滞留,监护人随时检测作业点煤气浓度,必须站在上风向,当作业点煤气浓度超过200ppm时,不得强行作业,立即撤出。3.5、进入除尘器、锅炉、烟罩等设备设施内进行的作业,必须严格办理审批手续,落实相关安全措施,作业前必须到锅炉值班室签字确认煤气(水蒸汽)介质可靠切断;并在工段安全负责人现场亲自监督指导下方可作业。5、管控要求5.1、作业人员必须经煤气专业知识培训,并经考试合格持证后,方可上岗作业。5.2、煤气区域作业时必须二人以上,并携带便携式co检测仪。5.3、除尘工段确保风管及风机系统各人孔、机壳、轴封、软连接、眼镜阀及水封应密封良好,风机运行良好。5.4、转炉生产工段应经常检查落料管、氧枪口氮封或汽封,确保落料管、氧枪口、炉口等处保持微正压,以保证良好的密封效果,及时清理烟罩粘钢,以防造成堵塞,使水封抽空。5.5、煤气系统的各种联锁安全装置、仪表信号要保持灵敏、可靠、准确。5.6、煤气区域检修作业时,应对作业现场一氧化碳进行检测确认,并落实安全措施。处理管道阀门泄漏时,作业人员必须佩戴空气呼吸器、携带便携式煤气检测仪,由专人负责监护。5.7、进入风管内及焊烟罩检修作业,必须申请,并得到审批,可靠切断回收前盲板阀,保证转炉冶炼结束后风机空抽30min以上,与炉前联系切断该炉除尘罩,确保二次除尘风机运行正常。作业时对管道内一氧化碳及氧含量进行检测,(co≤24ppm,氧含量在19.5∽23.5%)。有专人在风管外监护,确保救护器材完好方便使用。5.8、除尘工段进行排污、清灰、清泥等作业应利用补炉、停炉或出钢间隙,并做好信息联络及确认,落实相关安全措施。5.9、转炉处理氧枪粘渣(钢)或维修氧枪、上料系统时,应专人监护,检测co浓度,一旦煤气超标,作业人员应立即撤离。5.10、煤气回收岗位人员应密切注视风机运行情况,遇有转炉检修、倒换风机、风机跳闸等情况,及时做好与三阀组的信息联络工作。5.11、除尘工段倒、停、并风机作业,必须办理申请审批手续,接到调度作业指令时,必须确认炉前溅渣结束,炉口摇平后,方可作业,当班班长统一指挥,专人监护,并备用防护救援器材。5.12、各煤气管网、设施上的水封槽、排水器应始终保持溢流,防止压力击穿跑煤气。冬季应做好保温防冻措施,禁止将水封的排水管、溢流管直接插入