铬矿中MgO/Al2O3值对冶炼性能的影响及应对措施

 增产降耗是铁合金生产永恒的话题，碳素铬铁生产亦是如此，尤其是近来铬矿
资源馈乏，生产使用的铬矿往往品种杂乱，配矿单一，给工艺控制造成较大难度，
稍有不慎则炉况恶化，生产不能顺行，技术经济指标难以控制。重庆铁合金（集团
）有限责任公司近年来使用过十余中铬矿，在应对上述不利因素方面作了较多的探
索。我们发现铬矿石中MgO与Al2O3的含量能直接反映铬矿的冶炼性能，针对不同的
MgO/Al2O3值采取应对措施，效果明显，是碳素铬铁生产取得良好指标的关键。

1  铬矿特性大致分类

1.1  铬矿中的MgO/Al2O3值

    传统上将铬矿石按粒度分为块矿和粉矿，按理化性能分为难熔矿和易熔矿。在
生产实践中，我们发现铬矿的冶炼性能主要与其中MgO及Al2O3含量紧密相关。

    众所周知，矿石的粒度过小会影响炉料透气性，但可以通过一定的措施进行改
善（如增大焦炭粒度、多加回炉渣铁等），矿石的熔化性能也可以通过改变其入炉
粒度在一定程度上得到改善。而铬矿中如果MgO及Al2O3含量严重失调，则会使炉况
不顺，生态平衡产业指标下滑。在生产实践中我们以铬矿的MgO/Al2O3值作为衡量
铬矿冶炼性能的一个重要指标。一般我们将MgO/Al2O3〈1称为低镁铝比矿，MgO/A
l2O3〉1.5称为高镁铝比矿，MgO/Al2O3=1~1.5为中度镁铝比矿。

1.2  MgO/Al2O3值与铬矿冶炼性能

    MgO属碱性氧化物，在溶液中可电离成为Mg2+及O2-,具有较强的导电能力,因此
,如果炉料中MgO含量过高,将会使炉料及所形成的炉渣比电阻减小,导电能力增强,
电流急剧增大,电极上抬,刺火严重,反应区缩小,炉渣流动性差,产量下降,电耗上升
；Al2O3属高熔点氧化物,当其含量过高时,炉料及炉渣比电阻增大,容易使符合使用
不足,电极深埋,料面死火,炉温低,产量下降,回收率低,炉渣粘稠,炉衬易损坏.当炉
料中MgO与Al2O3的含量达到一定的比例时,形成一种平衡,此时炉料的导电性能\熔
化性能以及炉渣的熔点\黏度等都能达到一种良好的状态。

    在生产过程中我们注意到,无论何种铬矿进行配搭,当炉料MgO/Al2O3<1时,则会
出现前述Al2O3过高的炉况；当MgO/Al2O3>1.5以后,则会呈现前述MgO过高的炉况,
而且MgO/Al2O3值越高情况越严重。

    根据铬矿中不同的MgO/Al2O3值,生产中应该采取相应的对策。

2  参数选择

2.1  二次工作电压

    对高MgO/Al2O3矿,应选择较低的二次工作电压;对低MgO/Al2O3矿宜选择较高的
二次工作电压。以500kvA电炉为例,当MgO/Al2O3>1.4,二次电压选择为105~110V;当
MgO/Al2O3<1.1,二次电压选择为120~125V为宜。

2.2  极心圆直径

    高MgO/Al2O3矿及块矿,应选择较大极心圆直径;低错误!链接无效。及粉矿,则
应该选择较小极心圆直径。

2.3  炉膛深度

    通过长期实践摸索我们感觉到,在碳素铬铁生产中,较深的炉膛有利于增加料层
厚度,预热炉料,深埋电极,保持炉缸温度,减小热散失,取得较好的技术指标。中小
型矿热炉参数一般是通过米库林斯基简易计算法来确定,在计算值的基础上将炉膛
加深20%能取得较好的效果。

3  渣型与碱度过控制

    碳素铬铁生产为有渣冶炼,控制合适的渣型是生产的关键环节。渣型不应是一
个固定的形态,不应该只按百分含量去调整其中的氧化物成分,调配渣型最直观的依
据是MgO/Al2O3值和碱度。

3.1  MgO/Al2O3

    在矿种的搭配上,应努力将炉料的综合MgO/Al2O3值调至适中的范围内,我们的
实际体会是:如果将MgO/Al2O3值调配在1.05~1.2范围内,再配以合适的碱度能取得
较理想的效果,此种渣型导电性能适中,有利于电极深插而用足负荷,炉况稳定,料面
火焰均匀,产量高,电耗低,各项指标良好。

    如果矿石中MgO/Al2O3<1,应配加白云石\废煤砖、菱镁矿等镁质调渣剂或石灰
石,使MgO或CaO与过多的Al2O3结合以增强炉料导电性能和炉渣活性,并适当增大焦
炭粒度。

    反之,如果矿中MgO/Al2O3远远大于1.2,则应配加铝土矿等,并适当减小焦炭粒
度,以增大炉料比电阻,达到稳定炉况的目的。

3.2  炉渣碱度

    除了MgO/Al2O3以外,炉渣碱度(MgO+CaO)/SiO2 也是一个重要指标.碱度主要是
以硅石的配入量来调节,但不能单纯强调碱度,必须要将碱度与MgO/SiO2值进行综合
考虑,当MgO/SiO2较大时可适当控制较低碱度,而MgO/SiO2值小时应控制较高碱度,
以使炉渣具有恰当的熔点\黏度和导电性能。一般情况,如果MgO/SiO2值在1.05~1.
2范围内,碱度控制为1.1~1.25能取得较好效果。

4  合金成分控制

    合金成分控制主要是指合金中C\Si\S等杂质元素的控制,这些元素在合金中的
含量与铬矿的性能及生产技术经济指标有较直接的关系。

4.1  [C]

    根据铬铁生产精炼脱碳机理,炉内降碳需要两大条件:①要具有较高而且稳定的
炉内温度②必须在炉缸高温区存在有足够量的残存Cr2O3。必须同时具备这两个因
素,精炼脱碳反应才能进行,产品的含碳量才能有所降低。因此,块矿\高MgO/Al2O3
矿能生产出含炭较低的碳素铬铁,反之,粉矿\低MgO/Al2O3矿所生产的铬铁含炭都较
高。而生产含炭低的碳素铬铁产品因需要保持较高的炉温和炉缸残存Cr2O3,需造高
熔点渣,单位电耗都较高。

4.2  [Si]

    合金中硅含量与炉温及还原剂用量直接相关,[Si]含量高将使还原剂用量增加
,单位电耗升高,但过低的[Si]含量不利于[C]\[S]控制,如果矿石中MgO/Al2O3低时
,[Si]过低会导致负荷使用不足。因此合金中[Si]的控制应考虑矿石中MgO/Al2O3值
, MgO/Al2O3值高时宜控制较低的[Si],反之,应将[Si]控制得稍高。

4.3  [S]

    合金中的硫主要是由焦炭代入,在生产过程中控制合金含[S]量的有效手段主要
有两方面:

4.3.1  调配合适的渣型。适当增加炉渣中CaO的含量,有利于增强炉渣的脱硫能力
,增大硫在炉渣中的分配率,降低合金的含硫量。

4.3.2  控制合适的合金成分。合金中的[Si]及[C]含量增加,会在一定程度上降低
[S]含量。

    生产过程中的脱硫将增加冶炼的负担,需要控制较高的合金[Si],较高的炉渣(
CaO),使焦耗\电耗增加,因此应严格限制入炉原材料中的硫含量。

5  结束语

    MgO/Al2O3值是铬矿的一个重要指标,在生产中应根据矿石中MgO/Al2O3值,对电
炉电气参数\渣型及合金成分等方面采取相应的控制措施,方能取得良好的生产技术
经济指标。
http://b11.qzone.qq.com/ac/b.gif