硅锰矿炎炉冶炼风险识别与评估

作者:admin| 发表于2021-05-29 22:29 点击数:

矿炎炉冶炼工序是矿炎炉生产工艺过程中关键工序,也是坦然风险最高工序,发生各类冶炼坦然事故频率专门高,直接有关到生产能否平常安详运走。

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有渣法矿炎炉内形成的焦炭层“液泛”风险

锰硅冶炼,清淡采用有渣法生产。锰硅相符金矿炎炉炉膛是由炉料区、焦炭区、冶炼区、金属熔池(坩埚)等几个分歧区域构成。如图1所示,在炉料区锰和铁高价氧化物被还原成矮价氧化物,MnO与SiO,结相符生成复相符硅酸盐,并在1250~1300℃熔化,锰和硅的还原主要是在焦炭区和冶炼区之间进走的。

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图1硅锰矿炎炉内简化电路和炉料变化暗示图

1-电极;2-生料层;3-弧光区;4-柔熔料层;

5-焦炭层;6-炉渣;7-相符金(金属熔池);8-伪炉底;9-炉底

焦炭层处于固态的炉料层与液态的冶炼层之间,它是有渣法埋弧电炉最主要的特征,是输入炉内的电能变化为炎能和碳炎还原响答的主要场所。焦炭层首终处于动均衡状态,当一个冶炼周期终结(出铁后),随着同化炉料的熔化和还原响答的进走,炉膛内焦炭层经过柔熔料层中焦炭的消耗和蕴蓄逐渐形成。焦炭与熔渣相互不浸润,但与大片面金属碳化物和铁相符金相浸润,焦炭层也首着渣铁熔体的“过滤”和别离的作用。当液态产物(初渣或铁相符金)穿过焦炭层的孑L隙消极时,由于外观张力的作用,液态产物将使焦炭的内外外观潮湿,形成一层液膜,占有一片面空间。锰硅相符金生产过程的还原响答,主要是炉渣中液态硅酸盐与碳质还原剂的响答。主要响答有:

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总响答方程式:

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锰硅相符金生产过程的还原响答,产生大量的气态物质。其中CO体积重大,必须让其及时穿透炉料层逸出料面,促进还原响答的平常进走。但气态物质反流起伏时,液膜使气体流道截面减幼,挑高了气体在焦炭层的实际流速。如图2所示,由于当液态产物,从上向下起伏,与自下而上起伏的气体在联相符流道内流过,气体对液体产生一片面曳力,窒碍液体向下起伏,使液膜添厚。当气速增补到某一值时,由于上升气流与消极液体间的摩擦力添大,最先窒碍液体向下起伏,致焦炭层内的持液量随气体流速的增补而增补,形成滞留。不息添大气体流速,达到某一值时,气、液间的摩擦力十足不准液体向下起伏,焦炭层的压力急剧提高。由于焦炭层中液体的积累,展现“液泛”形象,液体由松散相变为不息相,气体由不息相变为松散相,气体以鼓泡方法经过液体,焦炭层中液态产物会被气流“托首”,被上升气流大量带出,发生喷溅、爆炸事故。

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图2  炉膛内焦炭层气液两相背流暗示图

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原锰矿在熔化成矮硅酸盐前的稀奇炉料层“空穴”风险

入炉同化炉料主要构成是锰矿石,锰矿石又分为能用于冶金生产的氧化锰和碳酸锰两大类。氧化锰矿冶炼时在炉料层会受炎分解和预还原。

原锰矿在熔化成矮价硅酸盐前的炉料层中,不论哪栽锰矿都会产生大量气态物质,CO气体体积重大,而大量气态物质带走大量炎量,消耗能量,使炉温降矮。当遇雨季,稀奇在空气湿度大的南方,物料含水高,高湿度使炉料粉末带入量增补,这栽炉料人炉后在自上而下的不规则行动中,与上升的炉气流接触,一片面粉矿被炉气带走,另一片面粉矿则粘结填充炉料层缝隙。在炉料消极过程中,经过一再相互挤压,会使正本幼的炉料层缝隙更幼。同时,因矿炎炉采用炉内料管下料,料层厚度分布不均,在料层较厚的区域,因炉温矮使在熔化成矮硅酸盐前的稀奇炉料层逐渐板结,烧结成壳。

当开眼出铁时,炉膛内渣铁的排出使焦炭层消极,挨近出铁口相电极下的焦炭层上外观最先会更矮一些,若该相电极料层最先不下沉的话,则会在焦炭层和料层之间形成“空穴”形象,炉内CO气体容易在空穴内蕴蓄,片面浓度提高。当到出铁中后期,空穴压力添大,或电极周围悬空料层面积添大到必定水平时,即会发生塌料,此时若塌料导入空穴中的空气与可燃性气体CO比例达到爆炸周围,或因塌料从空穴中排出的可燃气体CO与料面处的空气比例达到爆炸周围时,则就会引首爆炸喷料事故。这栽“空穴”喷爆形象,众出现在出铁过程的中后期,烧坏电极大幼水套的几率较高。

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炉料焦炭用量分歧理的风险

焦炭层对锰硅相符金的冶炼是否平常首着关键的作用。焦炭层处于固态的炉料层与液态的冶炼层之间,其厚度和部位决定了电极做事端的位置和电炉操作的安详性。最佳焦炭层部位保证了电极能够在炉料中插入有余的深度和炉况的顺走;最佳的焦炭层厚度则保证MnO、SiO,欧宝首页等氧化物的直接还原响答得以顺当进走及其还原过程的安详性。选择正当的配碳量,正当的焦炭粒度是维持焦炭层必定的厚度和部位的主要手段之一。

当炉料中的配碳量过量时,炉料电阻率减幼,导电性添强,电外电流上涨,电极上仰,焦炭层添厚,焦炭层的部位上移,电极插入深度不足,使高温区上移,炉口温度提高,电极上仰主要,炉内塌料添众。

当炉料中的配碳量不及时,就会引首焦炭层减薄,此时固然电极插入较深,但负荷会不及,炉料消耗速度慢,炉口翻渣屡次。

焦炭层的厚度和部位不光取决于配碳量,在某一特定的电炉和同样的原材料条件下,主要取决于焦炭粒度和出铁工艺。

硅锰相符金生产中对焦炭的请求清淡为:固定碳含量80%以上,灰分矮于18%,蒸发份不作节制(4%~5%),水分幼于6%,电阻率高,响答活性益,粒度正当(12.5MVA以上大电炉行使粒度为6~25mm),有必定的死板强度。

当焦炭粒度幼于6mm的比例大于20%,或焦炭强度不足时,在炉膛内不及形成“活动”焦炭层区,炉内喷碳、刺火塌料形象屡次发生,焦粉越众被炉气带走越众,焦粉烧损添大,而响答区内会造成缺碳,云云易造成炉内翻渣;添大焦炭用量,使炉料比电阻降矮,又影响电极下插,电极插入深度不足,使高温区上移,炉口温度提高,电极上仰主要,未经预炎的炉内冷料立即落入电极底部的高温区,冷料中的水分受高温后急剧膨大,在上仰电极根部先会发生喷料爆炸。

因此,在配碳计算中要足够考虑焦炭质量、固定碳含量、粒度变化和天气变化及季节等影响,及时调节,使炉况顺走。

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工艺操作不妥风险

1.4.1工艺操作制度不妥风险

当展现材料水分大,片面粉末料不走避免的进入炉内,使炉料板结,透气性差时,操作工艺制度异国及时按照炉况调整,不息时间比较久时,当炉内温度过矮,添入炉料未熔净,待温度上升,使荟萃溢出的气体受阻,若此时添料过快、过量,炉内产生塌料,炉内塌料后展现矮温或有潮气的炉料落入液态金属与熔渣同化,未经预炎的同化入炉冷料落人电极底部的高温区,矮温或有潮气的炉料受高温后产生急剧膨大,发生喷溅。

1.4.2工艺操作过程不妥风险

倘若对电炉操作不是很谙练,对炉内三根电极的插入深度,稀奇是在出铁时电极的别离插入深度不太晓畅就脱手盲现在仰动电极操作。一旦某相电极插入量过大,则该电极的电弧强度添大,在下插的同时,最先是压力造成炉内的大塌料,当该炉料大量下塌时使得其他两相电极炉气聚添,产生迅速膨大爆炸。或者造成三相电极的人造主要不屈衡,当三相电极中的两相插入炉内深、一相浅的主要不屈衡时,则较浅的该相电极容易发生喷料;反之,则较深的一相则容易发生喷料,在下插电极的同时,使片面冷料带入坩埚发生爆炸,炉内大量炎料喷射而出。

总结:硅锰矿炎炉发生翻渣或喷料,除因生产作业不妥外,焦炭层结议和其在料面与熔池间所处位置与厚度,以及稀奇炉料层空穴的形成对翻渣形象的产生有主要影响。炉膛内的塌料及爆炸事故,大众是由于炉膛内生成的气态物质在特定条件下,与空气的比例处于爆炸周围内,或未经预炎的冷料落入底部高温区生成的喷溅。

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