謝志紅，段光斗

(云南省鶴慶錳業(yè)有限責(zé)任公司，云南 鶴慶 671500)

云南省鶴慶錳業(yè)有限責(zé)任公司(以下簡稱為：我公司)鐵合金生產(chǎn)開始于1983年，經(jīng)2003－2004年2次技改后，建成投產(chǎn)1臺9 000 kV·A及1臺6 300 kV·A的錳鐵冶煉爐，形成年產(chǎn)20 000 t碳素錳鐵的規(guī)模。年耗電量超過8 000萬kW·h，耗焦近10 000 t。鐵合金生產(chǎn)過程中節(jié)能降耗具有十分重要的意義。節(jié)約能源與提高經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)是一致的，降低能耗就是直接降低生產(chǎn)成本。所以鐵合合金生產(chǎn)節(jié)能，要以提高單位能耗效益值為目的。

1 設(shè)備與節(jié)能

1)設(shè)備參數(shù)的選擇

在原材料和操作工藝相同的條件下，不同的設(shè)備參數(shù)就會出現(xiàn)不同的冶煉效果，高碳錳鐵的還原溫度較低。爐渣的流動性能較好，一般認(rèn)為大直徑電極，大極心圓、大爐膛和深爐膛是冶煉高碳錳鐵爐型的特點。我公司冶煉廠超9 000 kV·A電爐采用矮煙罩半封閉式爐型，主要生產(chǎn)錳硅合金和高碳錳鐵，電極直徑900 mm，電極極心圓2 300～2 400 mm，爐膛深度2 300 mm，爐膛直徑5 200 mm，爐殼直徑6 800 mm，爐殼高度4 000 mm，電極升降行程1 200 mm。

2)水冷設(shè)備

電極水冷系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常十分重要。電極大套、銅瓦、導(dǎo)電銅管都采用水冷卻。冷卻水進口溫度要盡量低些，出水溫度不宜過高。冶煉廠冷卻水的水質(zhì)硬度大，水中泥沙容易沉積在大套底部，嚴(yán)重影響大套冷卻效果，可考慮采用磁水器軟化處理。

應(yīng)加強備品備件的管理，爭取縮短熱停時間。采用石棉高壓橡膠水管，相比于以前使用普通膠管，大大減少了普通膠管燒壞而漏水故障，每年至少比使用普通膠管減少熱停100 h。再如1號爐爐罩水冷立柱，由于結(jié)構(gòu)不盡合理，剛投產(chǎn)時因上部缺水而頻繁漏水，在2012年和2013年改為磚包柱后問題便得以解決，大大減少了熱停時間。

3)爐襯

爐襯是爐體重要的部分，因為在使用過程中要承受1 400～1 800℃高溫，還要承受爐料、高溫爐氣和熔融鐵水的機械沖刷和爐渣的物理化學(xué)侵蝕，因而易被熔化、軟化、熔蝕甚至崩裂。若絕熱性能不好，還會增加電能消耗。所以爐襯要用特殊耐火材料和絕緣材料來砌筑。

4)自焙電極

自焙電極的質(zhì)量取決于電極殼制作、電極糊和電極焙燒。當(dāng)這3方面質(zhì)量不能保證時便會發(fā)生各種電極事故，如電極欠燒、漏糊、硬斷、軟斷等。輕則降低負(fù)荷，重則造成熱停。不僅影響冶煉時間和生產(chǎn)作業(yè)率，更重要的是爐底溫度降低。產(chǎn)量明顯下降而電耗上升。因此電極是電爐設(shè)備節(jié)能的重要方面，必須引起足夠重視。

2 生產(chǎn)工藝與節(jié)能

電爐生產(chǎn)高碳錳鐵可分為有熔劑法和少(無)熔劑法，2種方法的不同點在于料批的配比不同，而工藝流程基本相同。各廠由于所處的地理位置及原料來源不同，應(yīng)根據(jù)自身的具體條件來選擇合適的生產(chǎn)工藝［1］。為指導(dǎo)生產(chǎn)工藝，在實際生產(chǎn)中對單爐指標(biāo)進行了實測和計算，得到高碳錳鐵物料平衡及熱平衡，見表1～2。

表1 高碳錳鐵冶煉物料平衡

表2 9 000 kV·A高碳錳鐵生產(chǎn)熱平衡 %

分析高碳錳鐵的熱平衡表可知，節(jié)電的主要途徑有2條：a增加反應(yīng)過程放熱，減少吸熱;b減少熱損失。從節(jié)能的角度，可以綜合回收利用熱能。

2.1 精料入爐

采用少熔劑法或無熔劑法生產(chǎn)，首要是提高入爐錳礦品位，使入爐品位不低于38.5%。入爐錳鐵含錳量越高，隨礦石帶入的雜質(zhì)元素越少，在錳回收率相同的情況下，渣量少，單位能耗就會大幅降低。我公司自產(chǎn)錳礦石，具有低鐵低磷高品位的特點，見表3。

表3 錳礦石成分對比 %

2.2 技術(shù)改造

為合理利用錳礦石資源，我公司借鑒峨眉華瑞鐵合金廠成功的生產(chǎn)經(jīng)驗，對冶煉廠6 300 kV·A電爐擴容技改后，可進行二步法生產(chǎn)。我們從2009年開始嘗試無熔劑法生產(chǎn)高純錳鐵合金，專供寶鋼集團有限公司，寶鋼要求FeMn 78C 8.0A牌號碳素錳鐵中［Mn］≥76.0%、［Si］≤1.5%、［P］≤0.15。采用熔劑法生產(chǎn)，即入爐品位控制在33%左右時，達標(biāo)率不足65%。進行無熔劑法生產(chǎn)后，達標(biāo)率可達85% ～90%;Mn的分配為73% ～75%入合金，15%～20%入渣，5%揮發(fā)，其他損失1%，渣中Mn能得到最大程度的富集，使鐵渣比降低到1∶0.8左右，渣量減少使熱量耗費也減少了［2］。

確保足夠高的入爐品位才能使渣中含錳達到平衡。為了合金產(chǎn)品中含錳合格，要保證有一定的Mn/Fe比。入爐品位45%時，錳回收率控制在70%，生產(chǎn)FeMn 78C 7.0牌號時，Mn/Fe要在6～7，即入爐Fe成份至少要在6.0% ～8.0%。所以需要進口含錳較高且含鐵適中的錳礦石。

我公司從2009年開始引進少量進口高品位錳礦石，搭配少量麗江大東礦及本地自產(chǎn)礦進行雙產(chǎn)品生產(chǎn)。在1號爐9 000 kV·A電爐上進行碳錳和富渣的冶煉，再在2號6 300 kV·A上進行錳硅合金冶煉，硅錳渣水淬后出售周邊的水泥廠，同時也解決了廢棄碳錳干渣的堆存問題。近幾年來采用無熔劑法生產(chǎn)取得了良好的節(jié)能效果，我公司冶煉廠2012年用無熔劑生產(chǎn)FeMn 78C 8.0A碳素錳鐵主要生產(chǎn)指標(biāo)見表4。

2.3 爐料粒度與水份控制

錳礦石和焦炭中的含水量大，不僅增加電耗，同時會導(dǎo)致配料不準(zhǔn)。故要求礦石和焦炭含水過不超過5%;尤其在雨季配料時要考慮水份，今后可逐步現(xiàn)在已經(jīng)建設(shè)料棚，將來發(fā)展煙氣余熱烘干來降低原料水份。

日常生產(chǎn)工藝控制中，各種原料成分達到要求，同時嚴(yán)格控制破碎粒度，粉末過多會嚴(yán)重影響爐料透氣性，并導(dǎo)致電極周圍強烈噴火、翻渣等不正常爐況發(fā)生，使電耗上升。

2.4 加料和成分控制

目前冶煉廠采用厚料層操作法，間歇加料。電極端部是熱能的主要源點，是各種反應(yīng)的集中處，大量的反應(yīng)氣體易于沿著電極周邊上升。為增加電極周圍的氣體阻力則應(yīng)在電極周圍采取局部增加料層的辦法，即堆成錐體，使?fàn)t料最大限度地沿電極周圍下沉，保證電極深插、穩(wěn)插、爐況順行，但一定要注意穩(wěn)定正確控制配料，努力改善爐料透氣性，使料層均勻下沉，避免產(chǎn)生大的棚料和塌料;在不超負(fù)荷的前提下送足電流并保持三相平衡，提高功率因數(shù)和熱效率。

為了提高錳回收率，需要控制爐渣成分和流動性。冶煉廠采用熔劑法生產(chǎn)高碳錳鐵時，將爐渣中的(CaO+MgO)/SiO2一般控制在1.3 ～1.6，爐渣中含Mn量為10% ～12%，錳的回收率約80%左右。

2.5 回收利用

經(jīng)收塵系統(tǒng)處理后，煙氣中粉塵平均排放濃度為46 mg/m3。冶煉廠每天收集含錳粉塵約10 t，平均含錳30% ～40%，如果對其進行燒結(jié)處理，會產(chǎn)生二次污染，建議今后進行錳粉塵冷壓球團或自燒性含碳球團的試驗。

冶煉廠現(xiàn)有2臺矮煙罩電爐。目前僅有效地解決了爐氣凈化和嘗試余熱回收利用技術(shù)。采用低壓脈沖離線清灰干式布袋除塵器。在煙氣導(dǎo)流管或空氣表冷器可設(shè)置冷壓球團的烘干鍋爐，待條件成熟時可利用余熱進行發(fā)電等。

3 展望

為了達到節(jié)能減排的目的，冶煉廠加強設(shè)備管理，對爐襯、自焙電極等進行精心維護。采用無熔劑生產(chǎn)工藝進行錳鐵生產(chǎn)，同時努力做到精料入爐，控制爐料粒度及水份。在節(jié)能降耗方面取得了長足進步。除此之外，我們還在積極進行技改擴容，探索先進的留渣法冶煉工藝，同時在條件成熟時實現(xiàn)鐵合金生產(chǎn)自動化控制，開展余熱回收利用，對錳粉塵、爐渣、變壓器低壓側(cè)無功補償?shù)认冗M技術(shù)進行探索，提高生產(chǎn)效率、降低成本的同時，更好的落實節(jié)能減排降耗的方針政策。

［1］徐慧，王樹蕃，徐鹿鳴，等.電爐鐵合金生產(chǎn)與節(jié)能［G］.北京：中國金屬學(xué)會，1986：195－224.

［2］周進華，于忠(譯).鐵合金冶煉［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1981：108－160.