鉬鐵冶煉中的原輔料及物料管理

鉬鐵冶煉中的原輔料及物料管理

0抗私爐材料性能及工藝裝備水平的發(fā)展1988年10月，金浦集團榮譽鏈系首先采用硅鋁熱原法精制榮譽鐵。20多年來鉬爐料產(chǎn)品部對鉬鐵系統(tǒng)經(jīng)過多次技術(shù)改造,鉬鐵產(chǎn)量、質(zhì)量及其工藝裝備水平發(fā)生了較大的飛躍。為了進一步提高鉬鐵冶煉金屬回收率,對鉬鐵冶煉生產(chǎn)現(xiàn)狀和問題進行了分析研究和優(yōu)化改進,效果良好。1r-lifen法的現(xiàn)狀1.1工藝1.2金屬金屬粉硅鋁熱還原法熔煉鉬鐵生產(chǎn),是一項傳統(tǒng)的鉬鐵合金冶煉技術(shù),屬于爐外法(一般用來生產(chǎn)高熔點、難還原、含碳量極低的合金或純金屬)的一種。冶煉用的物料有:氧化物——工業(yè)氧化鉬、還原劑——硅鐵和鋁粒、熔劑——螢石、補熱劑——硝石以及鐵合金品位調(diào)節(jié)物——鋼屑。根據(jù)原輔料品質(zhì)分析,進行冶金配料計算,將冶煉原輔料等進行檢斤配比和混料,裝入熔煉爐后點火冶煉。鉬鐵冶煉反應依靠物料自熱進行,破壞反應氧化還原平衡和熱平衡的任何工藝環(huán)節(jié)因素,都可導致熔煉不合格,影響鉬鐵冶煉金屬回收率。1.3鉻鐵粉制造的現(xiàn)狀和問題1.3.1物料品質(zhì)要求鉬鐵冶煉反應非常迅速,冶煉渣凝固速度很快,一旦點火反應,冶煉所需熱量和反應產(chǎn)物全部依賴裝填的爐料提供,不需外界再供熱和補添物料。這就要求物料的品質(zhì)必須滿足熔煉需要。鉬鐵冶煉原輔料工藝現(xiàn)狀及存在問題見表1。1.3.2主流程,降低爐料質(zhì)量冶煉爐料要加工成合適粒度,然后要進行烘干,按配料比進行配料。爐料的準確稱量是保證冶煉正常進行的先決條件。稱好的爐料放入混料機內(nèi)混料,混合均勻的爐料放入料罐內(nèi)。配料工作是一件非常仔細、不容許有絲毫差錯的工作,盡可能使用精度高的電子自控裝置。配料時應嚴格控制粉塵和防火,因爐料易燃和粉塵易爆,要求有嚴格的除塵和防火措施。配料、混料工藝現(xiàn)狀及存在問題:檢斤配料使用移動式機械秤,對制備好的集中堆放和大批量現(xiàn)場存放的輔料,人工進行稱量。操作勞動強度很大,現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境惡劣;受檢斤方式影響,配料誤差大;現(xiàn)場存放大量的硅鐵、鋁粒和鐵鱗等物料,不利于安全防火控制?；炝喜捎霉伟迮P式混料機,由于10多年運行,故障頻繁,混料機刮板因鋼屑等塊狀物存在,經(jīng)?？ㄋ?無法正常運轉(zhuǎn)?；炝蠙C工作經(jīng)?！爸蹦c子”運行,每罐爐料需多次加入反復混合?；炝暇鶆虺潭鹊?直接影響冶煉反應效果。1.3.3濕河沙和鰲鐵原型砂的特點:耐火度較低,1500℃左右;濕河沙類型,混有細粒沙土;鉬鐵熔煉過程中大量結(jié)殼粘結(jié),厚度達20mm以上,總量每爐平均750kg;水淬鐵錠時淬透度差,影響破碎精整產(chǎn)成品率。1.3.4做好砂底、砂窩的準備冶煉砂基是用型砂鋪墊起來,用于容納合金的一圓筒形或箱體形砂池。在砂基中做成半球形的凹坑——砂窩,準備好的熔爐放在砂基上,等爐料裝入后點火熔煉。砂基的特點:一是要透氣性好,二是要堅固耐用。原砂基斷面圖見圖2。原砂基用粗粒砂墊基,細粒砂制作熔煉砂窩,長期使用出現(xiàn)了基礎(chǔ)致密化,熔煉時透氣性降低,崩窩現(xiàn)象頻出,鐵錠經(jīng)6h冷卻還達不到完全凝固,給后續(xù)生產(chǎn)帶來影響。1.3.5方劑和爐料上的發(fā)揮原使用的鉬鐵熔煉爐有2種規(guī)格:Φ1500×1800、Φ2200×2000。鉬鐵冶煉生產(chǎn)過程中存在以下問題:爐料裝入后,料面距爐筒上端不足400mm;反應過程中嚴重噴濺,統(tǒng)計熔煉反應損失平均每爐達20kg;由于物料集中,反應沖高2～3m,煙氣大量外溢,收塵和現(xiàn)場環(huán)境極差,直接影響著鉬金屬回收率。1.3.6原鰲鐵的冷卻、冷卻過程鉬鐵冶煉產(chǎn)生的含鉬中間品,包括渣鐵、重力水選鐵、冶煉除塵灰、冶煉煙道灰、煙罩渣、爐筒粘渣6種。因硅鋁熱還原法冶煉鉬鐵是氧化還原放熱反應過程,過多的無氧或低氧物料供氧不足,并且中間品中的惰性物質(zhì)和雜質(zhì)會破壞鉬鐵冶煉反應和渣型。原鉬鐵中間品回爐,配料過程混入煙塵灰(除塵灰和部分細顆粒渣鐵),熔煉過程采用鐵桶分裝渣鐵(渣鐵、煙道灰、重力水選鐵、煙罩渣、爐筒粘渣),放置于爐筒邊沿,熔煉反應中間推入熔池的方法進行。易造成反應長時間難以結(jié)束,鐵錠局部不熔化,且放置收塵罩時經(jīng)常碰翻料桶,操作極不安全。1.3.7淬透度及鐵錠質(zhì)量變化鉬鐵冶煉水淬池是鉬鐵熔煉后續(xù)工序,是將完全凝固的鉬鐵錠夾起后,放置于合金盤上,吊入一方形池內(nèi)加入冷水激淬,使合金脆性增大,利于破碎。淬鐵質(zhì)量的好壞,與進水強度和排水速度關(guān)系密切,操作過程決定了鉬鐵淬透度、是否銹鐵和破碎精整成品鐵量。原水淬池為箱式砼結(jié)構(gòu),容積大,深度淺,水淬時進水緩慢,排水不迅速。經(jīng)常造成鐵錠難以淬透或出現(xiàn)銹鐵現(xiàn)象,破碎難度增大,成品鐵產(chǎn)量波動很大,嚴重影響鉬鐵生產(chǎn)效率。原水淬池結(jié)構(gòu)見圖3。2工藝優(yōu)化研究和改進2.1原補充材料通過生產(chǎn)對比試驗,對原輔料粒度、品質(zhì)和工藝控制進行試驗研究,確定原輔料最佳工藝條件并實施改進。鉬鐵冶煉原輔料優(yōu)化改進及效果見表2。2.2混料均勻性保證對配料、混料工藝過程中的檢斤秤和混料機進行優(yōu)化改進,并增加配料除塵系統(tǒng),實現(xiàn)精準配料和保證混料均勻性。使用“V”型混料機,物料在混料機內(nèi)呈立體多角度混合,運轉(zhuǎn)15圈即可充分混勻,混好物料通過卸料閥放入電動平臺車上的料罐,進入熔煉工序裝爐冶煉。配料、混料優(yōu)化改進及效果見表3。2.3石英砂的制備對比研究冶煉用型砂性能,選用石英砂類型砂,滿足了鉬鐵熔煉要求。使用效果為:耐火度高達1700℃左右;石英砂經(jīng)水洗和篩分,潔凈度高,粒度均勻;細粒級40～70目,粗粒級20～40目;熔煉鉬鐵過程中粘帶量少,厚度10mm左右,每爐平均410kg;水淬過程中,砂殼熔融呈玻璃體狀容易脫殼,淬鐵透度高,破碎精整率提高。2.4砂基透氣性能優(yōu)化冶煉砂基優(yōu)化改進為:粒度2～5mm鋪底砂改為30～50mm毛石;砂窩基礎(chǔ)1～3mm鋪砂改為20～40目粗石英砂,40～70目細粒石英砂做熔煉砂窩;去掉放渣溜口,用耐火砼打結(jié)平整。優(yōu)化改進后的效果:砂基透氣性好,鐵錠凝固時間縮短至3～4h,有利于連續(xù)生產(chǎn);無崩窩現(xiàn)象;起爐筒時無溜口跑鐵現(xiàn)象;鉬鐵冶煉損失減小。優(yōu)化改進后的冶煉砂基見圖4。2.5以焦爐料為原料的煉爐新型熔煉爐,在充分分析和研究冶金爐長徑比及物料填充率后,設(shè)計選取Φ2500×2200型冶煉爐。使用效果為:爐料裝入料面距爐筒上端1400mm;反應過程中極少量噴濺;冶煉反應物損失平均每爐1～2kg;反應煙氣沖高1.5m以下,煙氣全部進入收塵罩,收塵效率提高,現(xiàn)場環(huán)境得以改善。2.6堿土中間品冷料也可制備鐵、灰渣、煙地位灰冶煉除塵灰和部分細粒度渣鐵可以通過配混料使用,其余含鉬中間品:塊狀渣鐵、重力水選鐵、冶煉煙道灰、煙罩渣和爐筒粘渣,必須在冶煉反應前加入爐內(nèi),充分利用熔煉熱熔化這部分冷料。2.6.1氧化鰲鐵與鐵鱗之間混料機配合使用,影響原料性能粉狀除塵灰與冶煉原輔料氧化鉬、硅鐵、鋁粒、鐵鱗、螢石、硝石、鋼屑同時加入混料機完全混合,形成滿足鉬鐵熔煉要求、具有穩(wěn)定熱值的冶煉物料。冶煉除塵灰回爐試驗進行了加入順序和加入量兩項試驗。冶煉除塵灰加入工藝試驗見表4。試驗分析:對比試驗后分析,冶煉除塵煙灰在配料過程中,于氧化鉬和鐵鱗之間加入混料機加以消化使用,不影響原料性能和生產(chǎn)作業(yè),效果明顯改善。2009年以前,鉬鐵冶煉產(chǎn)量小,冶煉除塵灰產(chǎn)生量積壓不明顯。2009年2月開始,月產(chǎn)量逐漸加大,加上冶煉除塵器改造完成后,冶煉除塵煙灰量越來越多,日產(chǎn)煙塵量達2.1t。大量回爐冶煉煙塵灰試驗研究必須進行。冶煉除塵灰加入量試驗見表5。試驗分析:按每噸氧化鉬配料時加入煙塵灰,至75kg時物料體積增大明顯,接近混料機最大容積,細粒物料增多導致粘結(jié)倉壁現(xiàn)象出現(xiàn),物料入料罐時放料困難。因此,選取每噸氧化鉬配入60～70kg除塵煙灰,既滿足生產(chǎn)工藝需要,又能足量消化除塵灰(60×3×12=2160kg)。2.6.2影響含社會主義革命因素的因素試驗1:頂部加入工藝見圖5。頂部加入工藝,是將含鉬中間品集中加入裝完爐的物料頂部,利用反應熔化熱熔化后,鉬金屬顆粒隨鉬鐵沉降進入鉬鐵熔池。試驗分析:頂部加入工藝,可充分利用冶煉反應熱,對冶煉反應噴濺有所減輕;但是,冶煉點火物在物料頂部平鋪時,受到含鉬中間品阻隔,影響冶煉引火過程,甚至引起局部反應滯后,對整個熔煉過程和冶煉效果產(chǎn)生一定影響。試驗2:頂部推入工藝見圖6。頂部推入工藝,是將含鉬中間品裝入鐵桶中,放置于冶煉爐上端,待劇烈反應時人工推入熔煉合金內(nèi),利用熔化熱熔解沉降。試驗分析:頂部推入工藝,對熔煉反應要求較高,當反應時間超過20min時,則不能推入含鉬中間品,工藝操作受阻;并且人工操作時,易引起熔體激濺傷人。試驗3:底部堆入工藝見圖7。底部堆入工藝,是將含鉬中間品直接加入熔煉爐底,放置于砂窩表面,利用冶煉反應熔體熱熔化加入物。試驗分析:底部堆入工藝,解決了頂部推入引起的安全隱患和操作難題。但是,通過連續(xù)試驗發(fā)現(xiàn),當含鉬中間品粒度細密時,容易產(chǎn)生熔化受阻,不能完全熔入鉬鐵熔體;同時,堆入操作易引起砂窩表面不平整,鐵錠形狀復雜,精整產(chǎn)生渣鐵量增大。試驗4:分層布料工藝見圖8。分層布料工藝,是將冶煉爐料和含鉬中間品按先后順序,分層分批逐步加入料層,利用反應熱熔化回爐物料。試驗分析:分層布料工藝,將兩類物料分層加入,既解決了點火不順暢、熔體激濺問題,又解決了鐵錠底部不平整和熔化不完全問題,投入生產(chǎn)應用后,起到了消化庫存鉬中間品和優(yōu)化冶煉反應過程的良好作用。2.7開孔產(chǎn)生壓水淬池優(yōu)化改進見圖9。優(yōu)化改進及效果:縮小水淬池容積,加設(shè)循環(huán)水泵進水,進水迅速;提高出水口高度,減少積砂堵塞影響,排水順暢;鐵錠淬透度良好,易于操作控制;破碎、精整成品率提高至93.5%以上。2.8抗剝削金屬分布鉬鐵生產(chǎn)中造成鉬損失的主要途徑是煙氣帶走損失和爐渣損失。煙氣中的鉬主要是以氧化鉬粉塵的形式存在;爐渣中的鉬主要是以金屬顆粒的形式存在。物料運輸、配混料、裝爐和鉬升華是引起鉬損失的另一途徑。進行鉬金屬分布研究,分析鉬金屬走向,優(yōu)化工藝控制,可以提高鉬金屬回收率和生產(chǎn)效率。優(yōu)化改進后的鉬鐵冶煉鉬金屬平衡分布見圖10。進行工業(yè)生產(chǎn)應用,采用檢測分析、采樣分析和跟蹤檢重方法,研究匯總形成鉬金屬分布平衡圖,結(jié)果顯示鉬金屬回收率可達到98.648%。3改進機械電子法(1)通過生產(chǎn)對比試驗,優(yōu)化了原輔料品質(zhì):氧化鉬粒度0～4mm,6t組批進行元素分析;鐵鱗品位65%以上,雜質(zhì)符合標準;選用75硅鐵、活性鋁大于98%鋁粒和氟化鈣大于8