前言

1.現(xiàn)場概況

公司冶煉廠建成于1979年，設(shè)計(jì)能力為4 500噸/年，后來對部分設(shè)備進(jìn)行改造，現(xiàn)在生產(chǎn)能力可達(dá)到8 000噸/年，2006年達(dá)到了8 358噸。但隨著企業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷豐富，現(xiàn)有冶煉廠產(chǎn)能成為制約企業(yè)深層次發(fā)展的主要因素。

2012年公司冶煉廠生產(chǎn)進(jìn)入6月份以后，外購精礦由于品位較低、含鐵硫較高處理量較大，造成電爐冰鎳面居高不下（大部分時(shí)間超過850 mm），入爐物料品位較低造成電爐放出熱低冰鎳品位較低（11%左右），低冰鎳處理量增加，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能偏低。雖然轉(zhuǎn)爐處理量6月份達(dá)到了有史以來最高的180爐，但還是不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)要求。

如何提高轉(zhuǎn)爐處理能力成為重要課題上。

2.現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)情況

轉(zhuǎn)爐車間的主要原料是電爐產(chǎn)出的熔體低冰鎳及外購低冰鎳、冷料，產(chǎn)品為高冰鎳塊和水淬高冰鎳。其簡單的工藝流程為：

電爐熔煉——熔體低冰鎳——轉(zhuǎn)爐熔煉——熔體高冰鎳——鑄模（或水淬）——高冰鎳塊（或水淬高冰鎳）

①現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐工藝過程

電爐熔煉產(chǎn)出的熔體低冰鎳，經(jīng)橋式吊車加入轉(zhuǎn)爐，用高壓風(fēng)機(jī)鼓入自然風(fēng)，輔以石英石充分造渣進(jìn)行吹煉，產(chǎn)出熔體高冰鎳進(jìn)行澆鑄成塊或水淬，最后形成產(chǎn)品高冰鎳塊或水淬高冰鎳。

②主要工藝參數(shù)

③主要設(shè)備：橋式吊車（3臺）

起重量：主鉤20噸 副鉤5噸

轉(zhuǎn)爐傳動(dòng)裝置：

正常轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī) 16KW 970轉(zhuǎn)/分鐘

事故轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī) 9KW 1 500轉(zhuǎn)/分鐘

減速器：速比 30Z

提高轉(zhuǎn)爐處理量具體方法

1.提高供風(fēng)時(shí)率

該班爐前工在下班前，為下班提前放兩包熱低冰鎳，如此下班接班即可開風(fēng)進(jìn)行吹煉作業(yè)，這樣可以節(jié)省20-30分鐘進(jìn)料時(shí)間，進(jìn)而可以提高供風(fēng)時(shí)率。此操作方式現(xiàn)已實(shí)施，效果較好。

2.變更作業(yè)制度

轉(zhuǎn)爐作業(yè)制度由“兩開兩備”改為“三開一備”。

（1）“三開一備”需具備的前提條件

供風(fēng)系統(tǒng)改造：冶煉廠現(xiàn)有兩臺高壓風(fēng)機(jī)是一臺風(fēng)機(jī)供兩臺轉(zhuǎn)爐，一臺備用。實(shí)行“三開一備”后，一臺風(fēng)機(jī)供兩臺轉(zhuǎn)爐，另一臺風(fēng)機(jī)通過新設(shè)管道單獨(dú)供第三臺轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉作業(yè)。

硫酸廠可接受煙氣量上限為36 000m3/h，現(xiàn)在開兩臺轉(zhuǎn)爐廠房內(nèi)煙氣量就已接近上限，開三臺轉(zhuǎn)爐后煙氣會(huì)更大（達(dá)到42 000 m3/h左右），如果硫酸系統(tǒng)能力不足，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)環(huán)境會(huì)很惡劣，安全隱患增加。

開三臺轉(zhuǎn)爐必須是在使用電熔再結(jié)合鎂鉻磚提高轉(zhuǎn)爐爐齡的基礎(chǔ)上，否則頻繁地修爐根本無法保證“三開一備”作業(yè)模式地正常進(jìn)行。

（2）“三開一備”具體操作方式

①三臺爐相繼進(jìn)料，先后開風(fēng)。

②盡量保證三臺爐當(dāng)班出爐（必須保證兩臺爐當(dāng)班出爐），如果由于特殊原因需要交接班吹煉，其產(chǎn)量另作分配。

③在電爐冰銅面允許的前提下，考慮限制進(jìn)料，料面不足時(shí)用外購低冰鎳補(bǔ)充，以緩解“三開一備”工作制度在時(shí)間安排上的沖突。

④工作時(shí)間、操作程序的具體安排需要在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行一段時(shí)間的摸索才能確定。

（3）“三開一備”存在的問題

①電爐放料必須及時(shí)，在連續(xù)放料的情況下，必須密切監(jiān)視高低口襯套的侵蝕情況，及時(shí)倒口、及時(shí)更換襯套，避免出現(xiàn)因?yàn)榭谧釉驅(qū)е鹿┝喜患皶r(shí)或出現(xiàn)安全事故。

②電爐返渣量增加給電爐操作帶來一定困難，電爐石英、焦粉熔劑加入量會(huì)有所增加。

③在交接班時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間內(nèi)兩班人員同時(shí)操作，三臺天車同時(shí)作業(yè)的情況，工作空間狹小會(huì)造成操作秩序混亂，存在安全隱患。

④現(xiàn)在爐體冷卻慢，不能保證及時(shí)修爐，只有一臺爐備用，安全生產(chǎn)系數(shù)降低。

（4）結(jié)論

通過對供風(fēng)時(shí)率的測算以及風(fēng)機(jī)供風(fēng)能力的考察，確認(rèn)在供風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)有保證的情況下，從工藝角度來說轉(zhuǎn)爐“三開一備”（單班開三臺轉(zhuǎn)爐吹煉，一臺轉(zhuǎn)爐備用，增加電轉(zhuǎn)爐處理量，進(jìn)而增加產(chǎn)量）的生產(chǎn)模式是可行的，但存在問題較多，具體實(shí)施需要慎重考慮。

由于硫酸系統(tǒng)制約以及對環(huán)境的影響，此方案現(xiàn)階段不可行。

3.工藝技術(shù)改造

富氧吹煉技術(shù)在國內(nèi)許多冶金企業(yè)已經(jīng)采用，工藝比較成熟，應(yīng)用效果較好。昊天公司從長遠(yuǎn)發(fā)展角度也應(yīng)采取此技術(shù)。

（1）富氧吹煉工藝

轉(zhuǎn)爐吹煉任務(wù)是向轉(zhuǎn)爐內(nèi)低鎳锍熔體中鼓入空氣和加入適量的石英熔劑，將低鎳锍中的鐵和其他雜質(zhì)氧化后與石英造渣，部分硫和其他的一些揮發(fā)性雜質(zhì)氧化后隨煙氣排出，從而得到含有價(jià)金屬較低的轉(zhuǎn)爐渣，由于它們各自的密度不同而進(jìn)行分層，密度小的轉(zhuǎn)爐渣浮于上層被排除。

轉(zhuǎn)爐吹煉的主要目的是將低冰鎳中的鐵、硫等大部分雜質(zhì)脫除，使鎳得到富集，并產(chǎn)出高濃SO2煙氣用于制酸。富氧吹煉是在原轉(zhuǎn)爐供風(fēng)系統(tǒng)上加入一套供氧系統(tǒng)，使轉(zhuǎn)爐供風(fēng)的含氧濃度由21%達(dá)到24%甚至更高，進(jìn)而達(dá)到減少吹煉時(shí)間，減少熱損失，提高產(chǎn)量，提高SO2煙氣濃度的目的。

轉(zhuǎn)爐富氧吹煉，不但可以強(qiáng)化硫化物的氧化過程，提高生產(chǎn)率，而且可以提高固體物料（外購低冰鎳、冷料）的處理量，更有利于SO2煙氣濃度的提高，給制酸帶來方便。

（2）主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算

①所需供氧量：

富氧吹煉所需氧氣流量可由以下公式計(jì)算：

FO2=F風(fēng)× [D富氧—D空氣][DO2—D富氧]，

F富氧=F風(fēng)+FO2

現(xiàn)在冶煉供風(fēng)量為110 Nm3/min

所需氧氣流量為：FO2=110×60×（25-20.6）/（99.5-25）=389.8 Nm3/h，兩臺779.6 Nm3/h，考慮20%富余能力為936 Nm3/h，加上其他損耗制氧能力確定為1 000 Nm3/h。

②轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量增加量

（25-20.6）/20.6×8 000=1 709噸

（3）氧氣來源

冶煉廠富氧吹煉用氧量為1 000Nm3/h，現(xiàn)有氧氣站能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了富氧吹煉的用氧量需求，需要從其他途徑解決用氧問題。

①利用15 Kt/a冶煉廠的12 000N m3/h氧氣站供氧。

②重新建立一個(gè)1 000 m3/h氧氣站。

③外購液氧。

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，最適合昊天公司現(xiàn)狀的方式為利用15 Kt/a冶煉廠的12 000 Nm3/h氧氣站供氧。

（4）工藝流程布置，如圖1所示。

（5）富氧吹煉需要注意的問題

富氧空氣濃度控制十分關(guān)鍵，氧濃度過低達(dá)不到預(yù)期目的，氧濃度過大造成單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)爐內(nèi)反映熱提高過快，影響爐襯壽命，富氧濃度達(dá)到25%時(shí)，耐火材料消耗增加10%左右；同時(shí)氧氣濃度過高，容易造成爐內(nèi)冰鎳過吹，泡沫渣形成過多，容易冒爐，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)；另外如果管道積存氧氣濃度過高，開爐時(shí)若碰到火花容易發(fā)生爆炸。因此，轉(zhuǎn)爐加氧控制中，通過風(fēng)、氧流量配比調(diào)節(jié)以控制氧濃度、風(fēng)氧閥門聯(lián)鎖控制及氧氣閥站控制等十分關(guān)鍵。

結(jié)語

從不同角度對提高轉(zhuǎn)爐處理進(jìn)行分析可以看出，對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行局部改造來提高高冰鎳生產(chǎn)能力是可行的，對新技術(shù)、新工藝的學(xué)習(xí)和借鑒是工程技術(shù)人員在工作中需要加強(qiáng)的。如果富氧吹煉工藝在昊天公司可以成功實(shí)施，對新冶煉廠建成之前的生產(chǎn)總體運(yùn)營將起到重要作用。