CN108411131A - 锰硅合金生产系统以及锰硅合金生产工艺 - Google Patents

Abstract

公开了一种锰硅合金生产系统，包括:综合料棚，用于存放矿石，矿石包括多种锰矿石、硅石、白云石和烧结矿石；焦炭料棚，用于存放焦炭；配料站，用于对多种锰矿石、硅石、白云石进行配料，形成第一混合料，以及用于对焦炭和烧结矿石进行配料，形成第二混合料；回转窑，用于接收来自配料站的所述第一混合料并对第一混合料进行煅烧，该回转窑的进料端设于窑尾处，出料端设于窑头处；保温料罐，设于回转窑出料端的下部，用于接收并存储来自回转窑的出料端的热料，以及接收并存储来自配料站的第二混合料；电炉，接收来自保温料罐的第一混合料和来自配料站的第二混合料，并对接收到的混合料进行冶炼。该生产系统热利用率高，电炉生产能力强。

Description

锰硅合金生产系统以及锰硅合金生产工艺

技术领域

本发明涉及冶金设备以及冶金工艺技术领域，尤其涉及一种锰硅合金生产系统以及锰硅合金生产工艺。

背景技术

锰硅合金是由锰、硅、铁及少量碳和其他元素组成的合金，是一种类用途广、产量较大合金。锰硅合金通常采用电炉生产，生产锰硅合金原料有锰矿(各类锰矿、锰烧结矿)、焦炭、硅石、白云石等。

国内锰矿一般品位较低，为保证锰硅合金产品中锰元素含量以及生产顺行，需搭配一些较高品位锰矿。为平衡成本以及产品质量，锰硅合金冶炼往往采用多种锰矿搭配使用。锰矿入炉粒度一般10～80mm。为降低矿石成本，生产中一些筛下锰粉和筛下焦炭粉、除尘系统收集的灰尘、石灰粉用于生产锰烧结矿，锰烧结矿最终再送入电炉冶炼。

锰矿自由水含量一般为10％左右，为稳定冶炼炉况，锰矿需要经过烘干、预热去除水分。传统锰硅合金冶炼中，烘干后的锰矿降至常温后混入焦炭、烧结矿，最终入炉冶炼。因此，传统锰硅合金冶炼工艺复杂，热利用率低，耗电高，电炉生产能力低下。

发明内容

有鉴如此，本发明提供一种具有高热利用率，在耗电较低的情况下便可具有较高的电炉生产能力的锰硅合金生产系统以及锰硅合金生产工艺，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种锰硅合金生产系统，包括:

综合料棚，用于存放矿石，所述矿石包括多种锰矿石、硅石、白云石和烧结矿石；

焦炭料棚，用于存放焦炭；

配料站，用于接收来自所述综合料棚的多种锰矿石、硅石、白云石进行配料，形成第一混合料，以及用于接收来自所述焦炭料棚的焦炭和来自综合料棚的烧结矿石进行配料，形成第二混合料；

回转窑，用于接收来自所述配料站的所述第一混合料并对第一混合料进行煅烧，该回转窑的进料端设于窑尾处，出料端设于窑头处；

保温料罐，设于所述回转窑出料端的下部，用于接收并存储来自回转窑的出料端的热料，以及接收并存储来自配料站的第二混合料；

电炉，接收来自所述保温料罐的第一混合料和来自配料站的第二混合料，并对接收到的混合料进行冶炼；

其中，设于回转窑的窑头上的燃烧嘴，燃烧嘴产生的热烟气在窑身内自所述窑头向窑尾方向流动，并与所述第一混合料逆向运行，从而对所述第一混合料进行预热。

优选地，所述窑头的下端设有与该窑头连通的保温料仓，所述保温料仓用于暂存并下漏热料，

该锰硅合金生产系统还包括冷矿料仓，所述冷矿料仓与所述保温料仓间隔预设距离设置，用于暂存所述第二混合料下漏。

优选地，还包括三通溜管，该三通溜管包括两个进料口以及与所述两个进料口连通的出料口，

其中，两个所述进料口包括第一进料口和第二进料口，所述第一进料口和第二进料口分别位于所述保温料仓和所述冷矿料仓的下部，来接收各自对应料仓的物料，所述出料口位于所述保温料罐的上部，用于将接收到的物料下漏至所述保温料罐。

优选地，还包括第一振动给料机和第二振动给料机，所述第一振动给料机设于所述保温料仓和所述第一进料口之间，所述第二振动给料机设于所述冷矿料仓和所述第二进料口之间。

优选地，还包括烘干设备，所述烘干设备设于所述焦炭料棚与配料站之间，用于对来自所述焦炭料棚的焦炭进行烘干。

优选地，所述保温料罐设于移动小车上，并且所述保温料罐的下部设置称重压头。

根据本发明的第二方面，提供一种锰硅合金生产工艺，包括如下步骤：

步骤一：将多种锰矿石、硅石、白云石进行配料，形成第一混合料，并且将焦炭和的烧结矿石进行配料，形成第二混合料；

步骤二：将所述第一混合料送入回转窑进行煅烧，所述第一混合料自所述回转窑的窑头进入窑身并向窑头方向进给，设于回转窑的窑头上的燃烧嘴产生的热烟气在窑身内自所述窑头向窑尾方向流动，并与所述第一混合料逆向运行，从而对所述第一混合料进行预热；

步骤三：将来自所述回转窑的热料以及第二混合料进行混合，并将混合后的物料送入电炉进行熔炼。

优选地，所述步骤一中，将来自所述回转窑的热料以及第二混合料进行混合时，将所述热料和所述第二混合料交替分层布设。

优选地，所述步骤一中，将焦炭和的烧结矿石进行配料前首先将焦炭进行烘干。

优选地，还包括步骤四：

电炉熔炼矿石形成锰硅合金和炉渣，将炉渣与锰硅合金分离，

其中，炉渣经过水淬进入渣池，锰硅合金浇铸成形然后破碎至合格粒度。

本发明提供的锰硅合金生产系统以及应用该系统的锰硅合金生产工艺具有如下有益效果：

1、经过回转窑对第一混合料进行预热，提高第一混合料，尤其是锰矿入炉温度，节省冶炼电耗；

2、将热料(锰矿、白云石、硅石)与冷料(焦炭、锰烧结矿)分层布料，混合均匀，有利于后续熔炼过程以及硅锰合金的生产；

3、通过设置净化系统，电炉炉气经过净化处理，用于回转窑6和焦炭烘干装置使用，实现了能量的回收再利用；

4、除尘系统收集的灰尘用于制备锰烧结矿，降低生产成本。

5、本发明将预热后的锰矿在较高温度下送入电炉冶炼，提高热利用效率，降低冶炼电耗，提高电炉生产能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了根据本发明实施例的锰硅合金生产系统的结构示意图。

图2示出了根据本发明实施例的回转窑窑尾的结构示意图。

图3示出了根据本发明实施例的回转窑窑头出的的下料布置图。

图4示出了根据本发明实施例的保温料罐设于移动小车上的结构示意图。

图5示出了根据本发明实施例的锰硅合金生产工艺的流程图。

图中：电炉车间1、电炉2、料罐提升孔3、移动小车4、小车轨道5、回转窑6、配料站7、烘干设备8、焦炭料棚9、综合料棚10、第一转运站111、第二转运站112、皮带机12、保温料罐13、窑尾101、窑身102、窑头103、冷矿料仓104、第一振动给料机105、第二振动给料机106、保温料罐107、移动小车108、三通溜管109。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图4所示，该锰硅合金生产系统，包括综合料棚10、焦炭料棚9、配料站7、回转窑6、保温料罐13和电炉2。综合料棚10，用于存放矿石，矿石包括多种锰矿石、硅石、白云石和烧结矿石。焦炭料棚9，用于存放焦炭。配料站7，用于接收来自综合料棚10的多种锰矿石、硅石、白云石进行配料，形成第一混合料，以及用于接收来自焦炭料棚9的焦炭和来自综合料棚10的烧结矿石进行配料，形成第二混合料。回转窑6，用于接收来自配料站7的第一混合料并对第一混合料进行煅烧，该回转窑6的进料端设于窑尾101处，出料端设于窑头103处。

该实施例中，综合料棚10分别设有多个仓室，用于分类存储各种锰矿石、硅石、白云石和烧结矿石。各个仓室的下部设有给料装置，用于将仓室内的矿石输送至胶带机，再经过锰矿破碎筛分系统，送至配料站7。

保温料罐13，设于回转窑6出料端的下部，用于接收并存储来自回转窑6的出料端的热料，以及接收并存储来自配料站7的第二混合料。电炉2，接收来自保温料罐13的第一混合料和来自配料站7的第二混合料，并对接收到的混合料进行冶炼。

其中，设于回转窑6的窑头103上的燃烧嘴，燃烧嘴产生的热烟气在窑身102内自窑头103向窑尾101方向流动，并与第一混合料逆向运行，从而对第一混合料进行预热。

窑头103的下端设有保温料仓1031，保温料仓1031与窑头连通，保温料仓1031用于暂存并下漏热料。该锰硅合金生产系统还包括冷矿料仓104，冷矿料仓104与保温料仓间隔预设距离设置，用于暂存第二混合料下漏。

进一步地，该锰硅合金生产系统还包括三通溜管109、第一振动给料机105和第二振动给料机106。该三通溜管109包括两个进料口以及与两个进料口连通的出料口。其中，两个进料口包括第一进料口和第二进料口，第一进料口和第二进料口分别位于保温料仓和冷矿料仓104的下部，来接收各自对应料仓的物料，出料口位于保温料罐13的上部，用于将接收到的物料下漏至保温料罐13。第一振动给料机105设于保温料仓和第一进料口之间，第二振动给料机106设于冷矿料仓104和第二进料口之间。

进一步地，该锰硅合金生产系统还包括烘干设备8，烘干设备8设于焦炭料棚9与配料站7之间，用于对来自焦炭料棚9的焦炭进行烘干。该实施例中，烘干设备8选为组合式三筒烘干机。

进一步地，该锰硅合金生产系统还包括多个转运站，该实施例中包括第一转运站111和第二转运站112。第一转运站111设于配料站7的之前，用于将来自综合料棚10以及焦炭料棚9内的物料转运至配料站7；第二转运站112设于配料站7和回转窑6的窑尾101之间，用于将配料站7内的混合好的物料转运至回转窑6。

进一步地，保温料罐13设于移动小车4上，并且保温料罐13的下部设置称重压头。称重压头与第一振动给料机105和第二振动给料机106电性连接，具体为称重压头的信号线连接两个振动给料机。该称重压头用于将采集到的保温料仓内的物料重量信号传输至第一振动给料机105和第二振动给料机106，从而控制第一振动给料机105和第二振动给料机106的相应物料的进给。

电炉2设于电炉车间1内，该实施例中，电炉2为全封闭固定式电炉2，电炉2含有3根自焙电极，电炉2上部设置炉顶保温物料仓(图中未示)，炉顶保温物料仓下连接有加料管。移动小车4下方设置小车轨道5，小车轨道5从回转窑6下方延伸至电炉车间1。该实施例中，在锰硅合金生产系统的多处设置有除尘器，用于对产生烟尘的工艺步骤进行除尘并回收再利用。其中，在烘干设备8处设置除尘器，用于收集对焦炭烘干过程中产生的烟尘，并将该烟尘生产锰烧结矿石。在回转窑6的窑尾101处设置除尘器来收集烟尘，并将该烟尘生产锰烧结矿石。在电炉2处设置一套针对电炉2炉气的一套净化系统，收得烟尘可以用于生产锰烧结矿。净化后的电炉2炉气送至回转窑6作为预热矿石的燃料来源。

本发明还涉及一种锰硅合金生产工艺，该工艺利用该锰硅合金生产系统生产锰硅合金。如图5所示，该硅锰合金的生产工艺具体可参考步骤S01)-S04)。

S01)、将多种锰矿石、硅石、白云石进行配料，形成第一混合料，并且将焦炭和的烧结矿石进行配料，形成第二混合料。

具体地，各类锰矿，例如澳大利亚锰矿、南非锰矿、云南建水锰矿、广西锰矿，以及白云石、硅石通过汽车卸至综合料棚10内贮存。首先将综合料棚10内的各种矿石粉，包括锰矿石、白云石和硅石等分别经各自的给料装置送至胶带机，再经过锰矿破碎筛分系统，送至第一转运站111，然后再经第一转运站111送至配料站7。在配料站7内将多种锰矿石、硅石、白云石案一定比例进行配料，形成第一混合料。

同时，锰烧结矿石通过汽车卸至综合料棚10内贮存，继而经第一转运站111转运至配料站7。焦炭首先自焦炭料棚9输送至烘干设备8，并在烘干设备8内烘干后至预设温度后，经第一转运站111输送至配料站7。焦炭经过烘干设备8烘干，烘干前初水分为质量占比为10％，烘干后终水分质量占比为3％。锰烧结矿石与烘干后的焦炭在配料站7按一定比例进行配料，形成第二混合料。

S02)、将第一混合料送入回转窑6进行煅烧，第一混合料自回转窑6的窑头103进入窑身102并向窑头103方向进给，设于回转窑6的窑头103上的燃烧嘴产生的热烟气在窑身102内自窑头103向窑尾101方向流动，并与第一混合料逆向运行，从而对第一混合料进行预热。

具体地，第一混合料经第二转运站112转运至回转窑6的窑头103，自窑头103的进料口进入窑身102内，并在窑身102内自窑头103向窑尾101端进给。设于回转窑6的窑头103上的燃烧嘴产生的热烟气在窑身102内自窑头103向窑尾101方向流动，并与第一混合料逆向运行，充分接触，从而对第一混合料进行预热。预热过程中，脱除了各类锰矿中的自由水。热烟气从窑尾101进入布袋除尘器，粉尘浓度达标后排放。除尘过程中产生的除尘灰用于生产锰烧结矿。预热后的热料卸至窑头103保温料仓。保温料仓的锰矿温度约为400℃～500℃。

S03)、将来自回转窑6的热料以及第二混合料进行混合，并将混合后的物料送入电炉2进行熔炼。

具体地，第二混合料输送至冷矿料仓104。保温料仓的热料和冷矿料仓104的冷料按照一定比例通过各自的给料机卸至位于它们下方的保温料罐13。当保温料罐13物料总量达到一定值时，停止受料。

作为优选方案，该实施例中，步骤一中，将来自回转窑6的热料以及第二混合料进行混合时，将热料和第二混合料交替分层布设。具体地，根据矿石成分，预先制定配料方案，热料和冷料最终确定一个比例。热料通过第一振动给料机105给至保温料罐13，称重压头称量入罐热料重量，当到达预定重量时，称重压头连接的信号线反馈信号给第一振动给料机105，第一振动给料机105停止振动给料，启动第二振动给料机106；第二振动给料机106开始送冷料进入保温料罐13，当新入冷料达到预定重量时，称重压头连接的信号线反馈信号给第二振动给料机106，第二振动给料机106停止振动给料，启动第一振动给料机105；交替重复给料步骤，热料和冷料交替进入保温料罐13，实现分层布料。分层布料有利于反应物料之间的均匀混合，大大提高了后续熔炼效果，提高了生产的硅锰合金的质量。

S04)、电炉2熔炼矿石形成锰硅合金和炉渣，将炉渣与锰硅合金分离，其中，炉渣经过水淬进入渣池，锰硅合金浇铸成形然后破碎至合格粒度。

具体地，装有物料的保温料罐13通过移动小车4运送至电炉车间1料罐提升孔3位置。装有物料的保温料罐13经过天车提升至电炉2炉顶料仓之上，料罐内的物料卸至炉顶炉顶保温物料仓内。根据电炉2冶炼的需要，炉顶保温物料仓内的物料通过加料管输送至电炉2内高温冶炼。电炉2熔炼矿石形成锰硅合金和炉渣，将炉渣与锰硅合金分离；炉渣经过水淬进入渣池；锰硅合金浇铸成形然后破碎至合格粒度。电炉2冶炼过程产生的炉气，主要成分为CO，CO体积百分数为60％～78％。经过净化回收其中的粉尘，除尘灰用于生产锰烧结矿。净化后的电炉2煤气用于焦炭烘干、回转窑6预热矿石。

该申请中的锰硅合金生产系统以及应用该系统的锰硅合金生产工艺具有如下有益效果：

1、经过回转窑6对第一混合料进行预热，提高第一混合料，尤其是锰矿入炉温度，节省冶炼电耗；

2、将热料(锰矿、白云石、硅石)与冷料(焦炭、锰烧结矿)分层布料，混合均匀，有利于后续熔炼过程以及硅锰合金的生产；

3、通过设置净化系统，电炉2炉气经过净化处理，用于回转窑6和焦炭烘干装置使用，实现了能量的回收再利用；

4、除尘系统收集的灰尘用于制备锰烧结矿，降低生产成本。

5、本发明将预热后的锰矿在较高温度下送入电炉冶炼，提高热利用效率，降低冶炼电耗，提高电炉生产能力。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种锰硅合金生产系统，其特征在于，包括:

综合料棚，用于存放矿石，所述矿石包括多种锰矿石、硅石、白云石和烧结矿石；

焦炭料棚，用于存放焦炭；

配料站，用于接收来自所述综合料棚的多种锰矿石、硅石、白云石进行配料，形成第一混合料，以及用于接收来自所述焦炭料棚的焦炭和来自综合料棚的烧结矿石进行配料，形成第二混合料；

回转窑，用于接收来自所述配料站的所述第一混合料并对第一混合料进行煅烧，该回转窑的进料端设于窑尾处，出料端设于窑头处；

保温料罐，设于所述回转窑出料端的下部，用于接收并存储来自回转窑的出料端的热料，以及接收并存储来自配料站的第二混合料；

电炉，接收来自所述保温料罐的第一混合料和来自配料站的第二混合料，并对接收到的混合料进行冶炼；

其中，设于回转窑的窑头上的燃烧嘴，燃烧嘴产生的热烟气在窑身内自所述窑头向窑尾方向流动，并与所述第一混合料逆向运行，从而对所述第一混合料进行预热。

2.根据权利要求1所述的锰硅合金生产系统，其特征在于，所述窑头的下端设有与该窑头连通的保温料仓，所述保温料仓用于暂存并下漏热料，

该锰硅合金生产系统还包括冷矿料仓，所述冷矿料仓与所述保温料仓间隔预设距离设置，用于暂存所述第二混合料下漏。

3.根据权利要求2所述的锰硅合金生产系统，其特征在于，还包括三通溜管，该三通溜管包括两个进料口以及与所述两个进料口连通的出料口，

其中，两个所述进料口包括第一进料口和第二进料口，所述第一进料口和第二进料口分别位于所述保温料仓和所述冷矿料仓的下部，来接收各自对应料仓的物料，所述出料口位于所述保温料罐的上部，用于将接收到的物料下漏至所述保温料罐。

4.根据权利要求3所述的锰硅合金生产系统，其特征在于，还包括第一振动给料机和第二振动给料机，所述第一振动给料机设于所述保温料仓和所述第一进料口之间，所述第二振动给料机设于所述冷矿料仓和所述第二进料口之间。

5.根据权利要求1所述的锰硅合金生产系统，其特征在于，还包括烘干设备，所述烘干设备设于所述焦炭料棚与配料站之间，用于对来自所述焦炭料棚的焦炭进行烘干。

6.根据权利要求1所述的锰硅合金生产系统，其特征在于，所述保温料罐设于移动小车上，并且所述保温料罐的下部设置称重压头。

7.一种锰硅合金生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将多种锰矿石、硅石、白云石进行配料，形成第一混合料，并且将焦炭和的烧结矿石进行配料，形成第二混合料；

步骤二：将所述第一混合料送入回转窑进行煅烧，所述第一混合料自所述回转窑的窑头进入窑身并向窑头方向进给，设于回转窑的窑头上的燃烧嘴产生的热烟气在窑身内自所述窑头向窑尾方向流动，并与所述第一混合料逆向运行，从而对所述第一混合料进行预热；

步骤三：将来自所述回转窑的热料以及第二混合料进行混合，并将混合后的物料送入电炉进行熔炼。

8.根据权利要求7所述的锰硅合金生产工艺，其特征在于，所述步骤一中，将来自所述回转窑的热料以及第二混合料进行混合时，将所述热料和所述第二混合料交替分层布设。

9.根据权利要求7所述的锰硅合金生产工艺，其特征在于，所述步骤一种，将焦炭和的烧结矿石进行配料前首先将焦炭进行烘干。

10.根据权利要求7-9任一项所述的锰硅合金生产工艺，其特征在于，还包括步骤四：

电炉熔炼矿石形成锰硅合金和炉渣，将炉渣与锰硅合金分离，

其中，炉渣经过水淬进入渣池，锰硅合金浇铸成形然后破碎至合格粒度。