CN110819804A - 一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料及生产工艺,属于矿热炉冶炼技术领域,并由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:NiO 2.0‑2.4%,Fe2O3 26.0‑29.6%,SiO2 31.50‑34.5%,MgO 19.0‑21.5%,CaO 0.28‑0.5%,Al2O3 2.06‑4.03%,P 0.002‑0.006%,S 0.025‑0.055%,Cr2O3 1.9‑2.35%,余下为其他微量元素;并通过对红土镍矿进行破碎筛分、干燥、配备炉料、焙烧预还原和还原熔炼得到含镍铁水。本发明通过采用该炉料结构进行生产,可以显著降低生产成本,并提高耐材寿命;同时采用该工艺可以提高整体回转窑的作业率,解决窜火冒烟的环保问题,以及炉盖坍塌的安全问题,实现矿热炉持续高效、稳定、安全的运行。
Description
技术领域
本发明涉及矿热炉冶炼技术领域,具体是指一种矿热炉炉料及生产工艺。
背景技术
近年来,镍的价格受全球经济的影响进入了下跌通道,但是焦、煤等原材料的价格仍处于高位,为了实现成本的最优化及产能的最大化,矿热炉冶炼亟需进一步创新工艺,控制生产成本,并提升产能,才能赶上发展的形势。
镍铁厂的生产过程中,很多矿热炉耐材的使用年限已经超过6年,炉子均出现铁眼深度大幅下降、出铁水前后温差大幅上升以及四平水套水温差明显上涨的现象,耐材恶化严重。如果继续沿用之前的生产工艺,明显不利于矿热炉的维护,只会让耐材的磨损更加严重,使用寿命更短;回转窑的耐材使用超过6年就会出现工况逐渐变差,窑内结圈越来越严重,作业率偏低的情况,这为耐材后期的使用和维护增加了更大的难度,也增加了生产的成本,制约镍铁厂冶炼的产能和品质;而这些耐材直接报废,不再使用,又是一大浪费。
还有炉子在生产过程中,炉盖容易“窜火冒烟”,对保持生产环境的清洁造成了很大的困扰,不利于周围工作人员的身体健康,也相当不环保;而炉盖温度上升过高,容易出现炉盖耐材“坍塌”的故障,还容易导致炉盖大梁变形、开裂等风险,不但给作业人员的人身安全带来威胁,也耽误了紧张的生产作业。
因此,面对现阶段生产成本高、炉龄恶化、环保、作业安全,以及生产故障频发等问题,镍铁厂矿热炉冶炼亟需创造出一条护炉,提高耐材寿命且能全力控制镍合金成本、提升产能的炉料及生产工艺。
发明内容
针对背景技术中存在的缺陷和不足,本发明提供了一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,采用该炉料结构进行生产可以显著降低生产成本,提高耐材寿命,还能缓解炉盖容易窜火冒烟的环保问题以及大幅降低炉盖坍塌发生的概率。
本发明的目的之二是提供一种矿热炉低配铁、低硅镁比生产工艺,采用该工艺可以降低生产成本,提高耐材寿命,提高整体回转窑的作业率,实现回转窑的产能最大化,同时还能解决炉盖窜火冒烟的环保问题,以及大幅降低炉盖坍塌事故发生的概率,实现矿热炉持续高效运行。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,包括红土镍矿干矿、焦丁和煤粉,并由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.0-2.4%,Fe2O3 26.0-29.6%,SiO2 31.50-34.5%,MgO 19.0-21.5%,CaO0.28-0.5%,Al2O3 2.06-4.03%,P 0.002-0.006%,S 0.025-0.055%,Cr2O3 1.9-2.35%,余下为其他微量元素。
进一步所采取的措施是:所述炉料根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.0-2.2%,Fe2O3 26.0-27.5%,SiO2 33.5-34.5%,MgO 20.6-21.5%,CaO0.3-0.4%,Al2O3 3.0-3.8%,P 0.004-0.006%,S 0.035-0.045%,Cr2O3 1.9-2.19%,余下为其他微量元素。
进一步所采取的措施是:所述炉料根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.04%,Fe2O3 26.43%,SiO2 34.32%,MgO 21.36%,CaO 0.35%,Al2O33.27%,P 0.005%,S 0.04%,Cr2O3 1.93%,余下为其他微量元素。
进一步所采取的措施是:所述炉料成分中Fe与Ni的质量比值为11.82-12.96;所述炉料成分中Si与Mg的质量比值为1.53-1.69。
进一步所采取的措施是:所述炉料成分中Fe与Ni的质量比值为12.96;所述炉料成分中Si与Mg的质量比值为1.6。
进一步所采取的措施是:所述成分的碱度为0.61-0.66。
本发明还提供了一种矿热炉低配铁、低硅镁比生产工艺,包括以下步骤:
1)红土镍矿湿场堆垛,再运送到厂内,经装载机取料并破碎筛分后,定量输送到干燥窑;
2)利用回转窑和矿热炉的烟气余热对湿矿进行干燥,把水分控制在21-27%的范围内;
3)把经过步骤2)后的红土镍矿经堆取料机进行堆装和取料,并送至配料车间,把这些不同品位的红土镍矿干矿与焦丁、煤粉根据上述成分重量百分比配备成炉料;
4)把经过步骤3)配成的炉料中的红土镍矿和焦丁从回转窑尾部进入,通过回转窑头部,炉料中的煤粉从回转窑头部喷入,进行焙烧预还原,得到红热的焙砂;
5)把红热的焙砂装入保温料罐,转运至矿热炉内进行还原熔炼,利用电极加热熔炼,根据炉料的熔点和生产进程,控制烧成温度在730-760℃之间,得到含镍铁水。
进一步所采取的措施是:所述步骤2)中水分控制在22-23%的范围内。
进一步所采取的措施是:所述工艺操作等级为12-15级,操作电压480-448V,输入功率27000-28500KWH,电流(变压器额定)35000A以内。
进一步所采取的措施是:所述还原熔炼过程中的料层厚度控制在1.0-1.2m,炉心净空800-900mm。
通过上述技术方案,本发明与现有技术相比,所具有的有益效果如下:
(1)本发明通过低配铁,有效抑制了炉子在生产过程中的炉盖“窜火冒烟”的问题,使得生产环境更加清洁和环保,也使得炉盖温度由880℃下降到800℃,从而保护炉盖耐材,并大大降低了炉盖耐材“坍塌”事故发生的概率。
(2)本发明通过对炉料成分合理的配备,使得炉料的配铁量相对“不高”,由于配入的Fe2O3的量偏低,而且是低硅镁比料型,合理控制炉料的熔点,使得回转窑“结圈”的安全隐患得以有效控制,保护耐材,延长使用寿命。
(3)本发明通过低配铁使得电极工作端容易下插,矿热炉冶炼电流更平稳,功率因素高达0.99,从而提高有效功率;通过控制回转窑焙砂的烧成温度在730—760℃,促进焙砂3价铁转变为2价铁,以提高炉料的熔化速度,降低电耗,作业效率提升7.1%。
(4)本发明通过对Fe2O3和焦丁粒度配比的控制,整体减少了焦丁的使用量,约降低了8.35%,并保持了矿热炉冶炼成份的稳定,以及稳定炉渣FeO、稳定渣温,从而保持炉况的稳定性。
(5)本发明的工艺能使矿热炉炉衬持续不断的进行“挂渣工艺”,并合理地控制好炉衬挂渣厚度,使铁眼深度稳定在1.1-1.5m之间、保持水套温差≤3.5℃,实现了矿热炉炉衬持续安全高效运行。
具体实施方式
为了更清楚的了解本发明所采用的技术方案,下面对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1:一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,包括红土镍矿干矿、焦丁和煤粉,并由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.04%,Fe2O3 26.43%,SiO2 34.32%,MgO 21.36%,CaO 0.35%,Al2O33.27%,P 0.005%,S 0.04%,Cr2O3 1.93%,余下为其他微量元素。
其中,Fe与Ni的质量比值为12.96,Si与Mg的质量比值为1.6,碱度为0.62。
实施例2:一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,包括红土镍矿干矿、焦丁和煤粉,并由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.2%,Fe2O3 26.0%,SiO2 34.5%,MgO 20.42%,CaO 0.31%,Al2O3 3.3%,P0.004%,S 0.025%,Cr2O3 2.35%,余下为其他微量元素。
其中,Fe与Ni的质量比值为11.82,Si与Mg的质量比值为1.66,碱度为0.61。
并且,实施例1和实施例2的炉料均通过以下生产工艺进行冶炼,包括以下步骤:
1)红土镍矿湿场堆垛,再运送到厂内,经装载机取料并破碎筛分后,定量输送到干燥窑;
2)利用回转窑和矿热炉的烟气余热对湿矿进行干燥,把水分控制在22-23%的范围内;
3)把经过步骤2)后的红土镍矿经堆取料机进行堆装和取料,并送至配料车间,把这些不同品位的红土镍矿干矿与焦丁、煤粉根据上述成分重量百分比配备成炉料;
4)把经过步骤3)配成的炉料中的红土镍矿和焦丁从回转窑尾部进入,通过回转窑头部,炉料中的煤粉从回转窑头部喷入,进行焙烧预还原,得到红热的焙砂;
5)把红热的焙砂装入保温料罐,转运至矿热炉内进行还原熔炼,利用电极加热熔炼,根据炉料的熔点和生产进程,控制烧成温度在730-760℃之间,得到含镍铁水。
另外,工艺操作等级为12-15级,操作电压480-448V,输入功率27000-28500KWH,电流(变压器额定)35000A以内;料层厚度为1.0-1.2m,炉心净空800-900mm。
实施例3:一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,包括红土镍矿干矿、焦丁和煤粉,并由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.21%,Fe2O3 26.84%,SiO2 34.8%,MgO 21.45%,CaO 0.28%,Al2O33.21%,P 0.003%,S 0.055%,Cr2O3 2.19%,余下为其他微量元素。
其中,Fe与Ni的质量比值为12.14,Si与Mg的质量比值为1.57,碱度为0.64。
实施例4:一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,包括红土镍矿干矿、焦丁和煤粉,并由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.34%,Fe2O3 28.23%,SiO233.7%,MgO 20.44%,CaO 0.43%,Al2O32.21%,P 0.003%,S 0.034%,Cr2O3 2.18%,余下为其他微量元素。
其中,Fe与Ni的质量比值为12.06,Si与Mg的质量比值为1.65,碱度为0.62。
并且,实施例3和实施例4的炉料均通过以下生产工艺进行冶炼,包括以下步骤:
1)红土镍矿湿场堆垛,再运送到厂内,经装载机取料并破碎筛分后,定量输送到干燥窑;
2)利用回转窑和矿热炉的烟气余热对湿矿进行干燥,把水分控制在24-25%的范围内;
3)把经过步骤2)后的红土镍矿经堆取料机进行堆装和取料,并送至配料车间,把这些不同品位的红土镍矿干矿与焦丁、煤粉根据上述成分重量百分比配备成炉料;
4)把经过步骤3)配成的炉料中的红土镍矿和焦丁从回转窑尾部进入,通过回转窑头部,炉料中的煤粉从回转窑头部喷入,进行焙烧预还原,得到红热的焙砂;
5)把红热的焙砂装入保温料罐,转运至矿热炉内进行还原熔炼,利用电极加热熔炼,根据炉料的熔点和生产进程,控制烧成温度在730-760℃之间,得到含镍铁水。
另外,工艺操作等级为12-15级,操作电压480-448V,输入功率27000-28500KWH,电流(变压器额定)35000A以内;料层厚度为1.0-1.2m,炉心净空800-900mm。
实施例5:一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,包括红土镍矿干矿、焦丁和煤粉,并由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.31%,Fe2O3 29.2%,SiO2 32.15%,MgO 19.02%,CaO 0.5%,Al2O34.03%,P 0.005%,S 0.035%,Cr2O3 2.05%,余下为其他微量元素。
其中,Fe与Ni的质量比值为12.64,Si与Mg的质量比值为1.69,碱度为0.61。
实施例6:一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,包括红土镍矿干矿、焦丁和煤粉,并由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.4%,Fe2O3 29.6%,SiO2 31.56%,MgO 20.56%,CaO 0.31%,Al2O32.06%,P 0.002%,S 0.053%,Cr2O3 2.34%,余下为其他微量元素。
其中,Fe与Ni的质量比值为12.33,Si与Mg的质量比值为1.53,碱度为0.66。
并且,实施例5和实施例6的炉料均通过以下生产工艺进行冶炼,包括以下步骤:
1)红土镍矿湿场堆垛,再运送到厂内,经装载机取料并破碎筛分后,定量输送到干燥窑;
2)利用回转窑和矿热炉的烟气余热对湿矿进行干燥,把水分控制在21-27%的范围内;
3)把经过步骤2)后的红土镍矿经堆取料机进行堆装和取料,并送至配料车间,把这些不同品位的红土镍矿干矿与焦丁、煤粉根据上述成分重量百分比配备成炉料;
4)把经过步骤3)配成的炉料中的红土镍矿和焦丁从回转窑尾部进入,通过回转窑头部,炉料中的煤粉从回转窑头部喷入,进行焙烧预还原,得到红热的焙砂;
5)把红热的焙砂装入保温料罐,转运至矿热炉内进行还原熔炼,利用电极加热熔炼,根据炉料的熔点和生产进程,控制烧成温度在730-760℃之间,得到含镍铁水。
另外,工艺操作等级为12-15级,操作电压480-448V,输入功率27000-28500KWH,电流(变压器额定)35000A以内;料层厚度为1.0-1.2m,炉心净空800-900mm。
在本发明生产工艺操作过程中,需要注意以下几点:
e1:电极的合理压放,保证冶炼过程中的插入深度,减少电流波动;
e2:渣的均匀排放,有利于渣线、热熔和电流的稳定;
e3:前工序焙砂温度的稳定控制。
以上为本发明的优选实施例,镍铁厂运用以上实施例投入到高炉龄的矿热炉生产后,在炉渣硅镁比1.53-1.66的前提下,控制渣温在1550-1560℃,保证了渣子的流动性,同时确保渣中跑Ni在合适的范围内;有效的实现了炉体挂渣,矿热炉炉衬耐材得到有效的确保,镍铁厂试验的四台矿热炉铁眼深度也已全部恢复在1.1-1.4米;同时,有效提高了炉子的化料速度,保证了4台炉子每天8000t干矿的消耗量;又因为配铁较低,从而减少了窑内结圈的问题,确保了安全生产。
通过提高2价铁的含量,炉料开始熔化的温度下降20-30℃、确保单台矿热炉日耗干矿2000吨;铁水中Ni点提高至10.5-10.8%,矿热炉日产总镍点由1-4月的6200(非硅铬),上升至5-7的6600,8-12月的7500,有效提高了总产能,矿热炉冶炼镍点电耗也由375度下降到352度,焦丁消耗下降8.35%。
以上所述,仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域普通人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换,只要不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,包括红土镍矿干矿、焦丁和煤粉,其特征在于:由不同品位的红土镍矿干矿、焦丁和煤粉根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.0-2.4%,Fe2O3 26.0-29.6%,SiO2 31.50-34.5%,MgO 19.0-21.5%,CaO0.28-0.5%,Al2O3 2.06-4.03%,P 0.002-0.006%,S 0.025-0.055%,Cr2O3 1.9-2.35%,余下为其他微量元素。
2.根据权利要求1所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,其特征在于:根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.0-2.2%,Fe2O3 26.0-27.5%,SiO2 33.5-34.5%,MgO 20.6-21.5%,CaO 0.3-0.4%,Al2O3 3.0-3.8%,P 0.004-0.006%,S 0.035-0.045%,Cr2O3 1.9-2.19%,余下为其他微量元素。
3.根据权利要求2所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,其特征在于:根据以下成分的重量百分比配备而成:
NiO 2.04%,Fe2O3 26.43%,SiO2 34.32%,MgO 21.36%,CaO 0.35%,Al2O3 3.27%,P0.005%,S 0.04%,Cr2O3 1.93%,余下为其他微量元素。
4.根据根据权利要求1所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,其特征在于:所述炉料成分中Fe与Ni的质量比值为11.82-12.96;所述炉料成分中Si与Mg的质量比值为1.53-1.69。
5.根据根据权利要求4所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,其特征在于:所述炉料成分中Fe与Ni的质量比值为12.96;所述炉料成分中Si与Mg的质量比值为1.6。
6.根据权利要求1所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比炉料,其特征在于:所述成分的碱度为0.61-0.66。
7.权利要求1至6任一项所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
1)红土镍矿湿场堆垛,再运送到厂内,经装载机取料并破碎筛分后,定量输送到干燥窑;
2)利用回转窑和矿热炉的烟气余热对湿矿进行干燥,把水分控制在21-27%的范围内;
3)把经过步骤2)后的红土镍矿经堆取料机进行堆装和取料,并送至配料车间,把这些不同品位的红土镍矿干矿与焦丁、煤粉根据上述成分重量百分比配备成炉料;
4)把经过步骤3)配成的炉料中的红土镍矿和焦丁从回转窑尾部进入,通过回转窑头部,炉料中的煤粉从回转窑头部喷入,进行焙烧预还原,得到红热的焙砂;
5)把红热的焙砂装入保温料罐,转运至矿热炉内进行还原熔炼,利用电极加热熔炼,根据炉料的熔点和生产进程,控制烧成温度在730-760℃之间,得到含镍铁水。
6)根据根据权利要求7所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比生产工艺,其特征在于:所述步骤2)中水分控制在22-23%的范围内。
8.根据权利要求7所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比生产工艺,其特征在于:所述工艺操作等级为12-15级,操作电压480-448V,输入功率27000-28500KWH,电流(变压器额定)35000A以内。
9.根据权利要求7所述的一种矿热炉低配铁、低硅镁比生产工艺,其特征在于:所述的还原熔炼过程中的料层厚度控制在1.0-1.2m,炉心净空800-900mm。
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