锰鼓风炉富氧熔炼新工艺研究昆山锦沪机械有限公司 介绍了锰铁鼓风炉熔炼工艺的工业试验及生产应用。生产时间表明,该工艺原料适应性强,能耗低,可以有效降低了焦炭使用量,生产效率高,环境效益好。 关键词]锰;鼓风炉;富氧熔炼 锰铁高炉冶炼所用的鼓风炉,基本上都是按照同类型的生铁高炉标准设计的。由于鼓风炉的 容量小,或结构上存在一些问题,因而尽管有使用发热值较高的锰铁高炉煤气和锰铁高炉有接受 更高的热风温度的能力,但是风温水平却仍然停留在一般高炉水平。近年来,对锰铁需求的日益 增加、而锰铁矿石却日益变贫,品味降低二氧化硅和含磷量升高,导致产量降低,焦比升高。经 济性降低,污染加剧。改善工艺降低成本减少污染成为锰铁高炉所面临的很严峻的问题。2012 年昆山锦沪机械有限公司[ 昆山锦沪机械有限公司隶属于美国锦绣国际企业集团ELEGANT,旗 下在各国拥有的六个子公司,专业致力与PSA、VPSA 变压吸附制氧设备和分子筛的研发、生 产及销售。是中国同行业中极少拥有体系认证(I SO9001:2000 质量管理体系)、“ 高新技术 企业认定证书” 百佳高新技术成果转化项目”的企业] 在钦州高锰冶炼厂13m 锰鼓风炉进行 了富氧熔炼的工业性实验,实验表明,富氧熔炼可以大幅度的降低焦比,减少CO 的排放量,提高高炉的日处理量,相关技术经济、环境指标均得到了显著的提高。 工艺锰鼓风炉富氧熔炼新工艺是在传统鼓风炉工艺的基础上进行的创新,其工艺工艺流程图如 锰矿石灰 焦炭 精选、筛分 预热富氧空气 高温烟气 炉渣 锰铁、锰锍 水泥厂利用 烟气 混合搅拌机混合 鼓风炉富氧挥发熔炼 余热回收系统回收余热利 除尘系统除尘 制氧系统 热风炉 鼓风系统 废渣井下填充 送反射炉 废气 达标排放 锰矿与做为溶剂和粘合剂的石灰以及燃料焦炭经过充分的精选、筛分等准备工作之后,按照 不同的质量和一定的比例,分批按顺序被运入矿斗和小车中,再经过上料系统及装料系统运到高 炉炉喉在1280- 1350及自然碱的条件下进行冶炼制的锰铁。富氧空气是通过空气鼓风机和 vpsa 制氧机制的的纯氧进行混合得到的。冶炼过程中产生的高温烟气通过余热回收系统进行回 收利用,废渣、废气要经过相应的处理达到标准后才能予以排放。 1.2 原理 是利用低价氧化锰( MnO) 1350 及自然碱度的条件下,把Fe和P 还原出去, 剩下的炉渣就成了高品位、高Mn 的富锰渣。目前已知的锰的氧化物有4种形式,其分子式及理论含氧量分别为:MnO 36.81%, Mn 27.97%,MnO, 22. 5%。 锰氧化物的还原顺序由高级氧化物到低级氧化物逐级进行。即还原顺序和失氧量为: 还原顺序:MnO 2533. 50100 用气体还原剂CO( 还原到MnO,反应式为:2MnO 226797kJ 3Mn 170203kJ Mn 十CO=3MnO+ CO 51906kJ 前两个反应是不可逆反应,极易进行,第3个反应是可逆反应。MnO是相当稳定的氧化物, 其分解压远小于FeO。因此,用气体还原剂还原MnO几乎是不可能的。永乐国际网址在高炉内,MnO只能通 过固体碳直接还原才能得到固溶铁液中的金属Mn,这是MnO和FeO在高炉内还原的主要区别。 用固体碳还原MnO的基本反应为: MnO+ Mn+CO 这是用固体碳还原MnO冶炼锰铁的基本反应,其理论开始反应温度为1420 。随着温度 升高,反应的标准自由焙变化负值变小,有利于反应向生成物的方面进行用固体碳还原MnO的 另一个主要反应是: 6MnO+ 8C= 4Mn 2CO该反应是生产高碳锰铁的主要反应,其初始反应理论温度为1226 C应比被还原成Mn优先进行。所以,用C还原MnO得到的不是Mn,而主要是Mn C,即得到的是高碳锰铁。在高炉内1100~120o温度区,高级锰氧化物还原到MnO,而MnO尚未开始还原就和炉 料中的SiO2组成硅酸锰( MnO Si02,2MnO SiO2等) 进人熔融炉渣。这种含有MnO 的炉渣熔 点很低, 1150~1200即可熔化。因此,绝大部分Mn是从液态炉渣中还原出来的。由于MnO 在炉渣中大部分以硅酸锰的形态存在,因此更难还原,要求还原温度在1 400~1 500以上。 所以,高温是保证高炉内锰充分还原的首要条件。永乐国际网址为了提高锰回收率,并限制si的还原,需要添 加石灰,提高炉渣碱度,使石灰中CaO与炉渣中的Sj 组成比硅酸锰更为稳定的硅酸钙,并把MnO 从硅酸锰中置换出来。同时,添加Ca0还能减少还原反应吸热量,降低初始反应理论温度。因此, 高碱度是保证高炉内锰充分还原的重要条件。高炉冶炼锰铁通常采用有渣法冶炼,炉渣碱度一般 控制在1. 富氧熔炼实验方法及设备试验采用现有的鼓风炉设备,该鼓风炉进气量为80m hr,在鼓风管中通入工业纯氧,提高入炉气体的氧气浓度,实现富氧熔炼。未用富氧熔炼之前批料量为2450kg/ hr,进行富氧熔 炼时批料量可以达到3150kg/ hr。通入的工业纯氧为我公司自行研发的vpsa 制氧机产出的, vpsa 制氧设备采用国外先进的两塔穿透大气压吸附真空解吸流程,能耗较低,分子筛利用率高, 设备总投资相对低,同时供气较为稳定 该实验中鼓风机的风量、风压,抽风机风量、风压及炉况都保持相对稳定状态。焦炭、铁矿 石采用同一批次的物料,鼓风机电机、抽风机电机都采用变频方式。进行富氧熔炼时炉内结构在 实验前后基本一致,熔炼效果与之前未用氧时有显著提高,从数据看焦炭使用量节省约13%, 焦炭冶炼量每个班次增加达30%,出铁量也有显著提高。该工艺原理图如下: 氧气浓度对生产指标的影响。我们知道, 用碳还原出锰比还原出等量的铁需要的温度高, 消耗的热量和碳素多, 所以锰 铁焦比比生铁焦比高得多。通过生产实践和高温区热平衡计算表明, 风口前碳素燃烧放出的热量 远远没有被充分利用, 其中煤气离开高温区带走的热量占热支出的30%左右, 为了保证高炉下 部热量的需要, 而造成上部热量大大过剩, 产生“ 现象。所以传统高炉冶炼有很大一部分的热量损失掉了,怎样才能最大限度的利用这部分热量呢?采用富氧鼓风冶炼后, 引起高炉整 个高度上的温度发生巨大变化。随着富氧率的提高,高炉上部温度降低,下部温度升高,缓和了 的现象,热量得到了充分的再利用。富氧浓度提高,进料更加顺畅,炉温上升较快,炉床整体处理能力显著提高,同时焦比、铁矿石率大幅度下降。总体来说,锰铁高炉富氧熔炼既 可以降低成本同时烟气排放量降低又可以起到环保效果,符合国家节能环保的政策。通过数据分 析,在使用富氧燃烧之前,炼制1吨矿石所用的燃料为420kg,采用23%氧气含量的富氧燃烧 后,炼制1吨矿石所用燃料仅需290kg,并且单位时间内的产量也有所增加。富氧后每炼制1吨 矿石节约120kg的燃料,除去制氧机的用电用水费用,保守估计改造后每天的额外收益较改造 前增加3000元以上,这样不到半年时间就能收回制氧站的建设成本,并进入盈利状态。 联系人:陈连宝 联系电话:

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