中、大型高炉生产低镍铁的可行性

中、大型高炉生产低镍铁的可行性

  • 2018年07月17日 14:40
  • 来源:中国铁合金网

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  • 关键字:低镍铁,大中型高炉
[导读]中、大型高炉生产低镍铁的可行性

【中国铁合金网讯】利用红土镍矿生产低镍铁,目前没有成功的写入教科书的经验可供参考。各家企业根据实际生产,认真总结红土镍矿的烧结、高炉冶炼的指标。各自取得了较好的指标,我们学习目前镍铁生产较成功的企业,山威集团、广西玉林中金、北海诚德镍业、鞍钢联众、连云港华乐合金,我们与他们真诚交流,学到很多实际经验。

1、红土镍矿的选矿

  我们针对高炉冶炼的实际需求,在矿的选择上根据矿的SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Gr2O3、Ni、Fe等元素进行合理的选配。

在矿的物理性能上,我们根据烧结的特点结合烧结机的优势选择粘度较大,利于成球的红土镍矿用于低镍铁的生产,走在了同行业的前面。

2、红土镍矿的烧结

      利用烘干机的优势,对红土镍矿烘干,结合鼎信镍业烧结能力大的优势,生产高碱度烧结矿和酸性烧结矿。自熔性烧结矿初渣的熔点处于最低水平,初渣形成后无论碱度如何变化熔点只会提高,这是自熔性烧结矿与酸性烧结矿和碱性烧结矿的最大区别。在这种条件下很容易形成初渣长期无法顺利滴落的情况。也就是说使用自熔性烧结矿会导致软熔带变厚,甚至可能导致炉渣重新凝固的现象。这可能是使用自熔性烧结矿最大的问题。

    高炉冶炼采用高碱度烧结矿配部分酸性料,即能取得优良的技术经济指标,又能获得较好的经济效益。宝钢在1985年第一座高炉投产后,使用酸性料的比例逐渐增加,近几年稳定在15%-16%的比例水平,与此相应的宝钢高炉取得了世界先进水平的操作指标和良好经济效益。

    高碱度烧结矿具有强度好、粉化指数低、还原性好、荷重软化温度高等特点,因此在使用高碱度烧结矿冶炼,高炉软熔带下移,扩大了块状带,使高炉透气性得到了改善。

碱性烧结矿和酸性烧结矿共同入炉,碱性炉料的初渣碱度及熔点高于炉渣。生成后与酸性炉料的初渣融合,主体的变化方向是碱度与熔点不断降低,再与温度的升高相配合,炉渣性能不断改善。

    我们低镍红土矿三氧化二铝含量高,成品矿致密低、粉末多,成品率低,强度低。该矿适合生产超高碱度烧结矿。碱度等于2.0和酸性烧结矿。酸性烧结矿控制在0.6—0.75之间。

    2017年2月23日参访鼎信镍时与总工交流了很多烧结生产的细节,提到利用烧结冷却热废气无动力输送热风烧结。

厚料层烧结自动蓄热作用较强,料层下部热量过剩,上部热量先天不足,而热风烧结通过引入冷却机上部的热废气,使通过料层的气流温度升高,使上部料层的烧结温度升高,减少上下层的温差。同时,还可以替代部分固体燃料降低固体燃料用量。采用热风烧结提高烧结矿质量,降低燃料消耗,冷却机排出的废气。显热得到了合理利用,减少了环境污染。冷却鼓风机产生的风压和烧结抽风形成的负压之间的自然压差,可以满足无动力输送,工艺简单,结构紧凑,不污染环境,投资较少。                                                            3、酸性烧结矿提高利用系数措施

a:强化制粒;

b:降低料层,低碱度烧结的垂直烧结速度大幅度降低;

c:强调水分的稳定性,酸性烧结矿适宜水份的范围较窄,生产过程中重点对水份的稳定采取了一系列的措施;

d:提高混合料的料温。

4、高炉操作四大制度的选择

  红土矿高三氧化二铝冶炼,炉缸极易造成堆积,四大制度的选择应该针对炉缸开展活跃性的各项工作。

(一)热制度的调整

  热制度的调整是指炉内的热状态,实质上是多种操作制度的综合结果。主要由铁水及炉渣的温度进行规范,杜绝低温造成炉缸堆积,保证炉芯有足够的物里热,炉芯温度只要低于1500℃,炉芯透液性、透气性就会降低,造成渣铁走边,严重时会造成风口套频繁烧坏。  

透气性降低,会造成风量萎缩、风量减小,鼓风动能降低,中心堆积加重,造成边缘发展的假象。长期炉芯温度低,致使中心堆积加重。

中心堆积形成,回旋区缩小,焦炭在风口区域碰撞粉化,使焦炭在炉缸粉化,使透气性、透液性进一步恶化。焦炭发生碰撞,同时焦炭也会撞击风口,使风口寿命缩短。

针对炉缸活跃的状态现状,制定保证炉缸物理热的操作方针。提高渣铁物理温度为高炉工长操作的指引方针。

(二)造渣制度的选择

低镍铁冶炼,渣中三氧化二铝25-35%,我们很长一段时间渣中三氧化二铝高达35%,炉渣的流动性变得极差。

   高炉冶炼面对炉渣高三氧化二铝的威胁,通过提高炉缸热制度来改善渣系的流动性。铁水物理热保持在1500℃以上,缓解炉渣高三氧化二铝含量对炉内透气性的影响,保持高炉重负荷,稳定生产。

   高炉操作必须高度重视造渣制度的管理,将造渣制度管理提升到重要位置,炉渣碱度超出规定范围,必须及时调整。日常操作严防低炉温、高碱度和高炉温高碱度,我们通过调整Mg/Al比和Si/Al,以此达到了完全停用萤石的目的,保证渣铁具有良好的流动性和脱硫能力。

  提高烧结矿氧化镁就意味着烧结矿的品位下降,品位降低1%焦比上升2%,产量下降3%,在炼钢铁的操作理论上是有这么一个说法。现在生产的是高铝矿低镍铁,低镍铁的特点和炼钢铁不一样,尤其是高铝矿的炉渣粘度很大,镁铝比偏低时从炉外表现出来的是渣铁流动性差,从炉内表现出来就是滴落带的滴落性差、滴落速度慢随之而来的是料速变慢,假如料速跑不起来的话试问高炉还会有产量吗,没有产量所有的指标都是空谈。对于这一点我在炼钢铁和低镍铁的工艺区别里提到了这个观点。

    (三)装料制度的选择

   高炉日常生产中,生产条件总是有波动的,有时甚至变化很大,从而影响炉况波动和气流分布失常。要及时调整装料制度,改善炉料和软熔透气性,保持边缘和中心两股气流,以减少炉况波动和失常。

  (1) 原燃料条件变化,原燃料条件变差,特别是粉末增多出现气流分布和温度失常时,应及早改用边缘与中心气流较发展的装料制度。但要避免过分的发展边缘,也不要不顾条件片面追求发展中心气流。原料条件改善,顺行状况好时,为提高煤气利用,可适当扩大矿批和加重边缘。

  (2) 冶炼强度变化,由于某种原因被迫降低冶炼强度时,除适当的缩小风口面积上部要采取较为发展边缘的装料制度,同时要相应缩小批重。

  (3)装料制度与送风制度相适宜,装料制度与送风制度应保持适宜。当风速低回旋区较小,炉缸初始气流分布边缘较多时,不宜采用过多加重边缘的装料制度,应在适当加重边缘的同时强调疏导中心气流,防止边缘突然加重而破坏顺行,可缩小批重,维持两股气流分布。若下部风速高,回旋区域大,炉缸初始气流分布边缘较少时,也不宜采用过分加重中心的装料制度,应先适当疏导边缘,然后再扩大批重,相应增加负荷。

(4)临时改善装料制度调节炉况。炉子难行,休风后送风低料速时,可以临时缩小矿批或改变若干批强烈发展边缘的装料制度,以防崩料和悬料。

对于装料制度的选择,炼钢铁有炼钢铁的操作理念,镍铁有镍铁的操作理念,两者不同也不能照搬,对于580高炉的布料方式焦炭两环烧结矿两环的布料矩阵有很大的弊端况且他的角度也小,很容易造成炉缸中心死料柱,休风以后料面不是正常的漏斗状而是不正常的馒头状,长期以往表现出来的是焦炭负荷下降煤气利用差、炉顶温度长期偏高、吨铁焦比居高不下。关于无料钟炉顶设备的580高炉正常的布料矩阵要求大α角、大矿批的操作理念,至于矿批大小的选择炼钢铁也好低镍铁也罢都有其相应的临界矿批,至于临界矿批的大小要根据矿的堆比重和强度以及炉喉面积来决定。

(四)送风制度的选择

高炉送风制度是高炉操作的根本制度,是高炉稳定顺行,优质高产的重要条件。

高炉合理的送风制度应达到以下要求:

(1)初始煤气流达到合理的分布。

(2)炉缸活跃且均匀。

(3)渣铁物理热充沛,铁水质量合格。

(4)有利于炉型和设备的维护。

风口的选择:

风口的面积和长度对于进风状态起着决定作用,影响鼓风动能的因素有风量,风温和风口截面积。

在高冶炼强度下,风量、风温、风压必须保持最高水平,通常采用改善风口进风面积的方法来调剂鼓风动能。

确定风口面积的依据有以下方面:

(1)如果原燃料强度提高,粒度均匀,粉末和渣量少时,炉料的透气性改善,则有可能接受较高的鼓风动能和压差操作,否则相反。

(2)喷吹燃料使煤气体积增大,促使高炉边缘气流的发展,应随煤比增加适当缩小风口面积

(3)风口失常时,由于长期慢风操作而造成炉缸堆积,炉缸工作状态出现异常,为了尽快消除失常,发展中心气流活跃炉缸应采取缩小风口面积或堵死部分风口的措施

(4)炉缸直径,风口数目就是确定风口进风面积的依据。当高炉为低冶炼强度生产和炉墙侵蚀严重时,可采用长风口操作,这相当于缩小了炉缸工作截面积。易使循环压向炉缸中心移动,有利于吹透中心和保护炉墙。中、小高炉的生产实践表明,风口向下倾斜,可使煤气直接冲向渣铁层,缩短风口和渣铁之间的距离,有利于提高渣铁温度,而且有助于消除炉缸堆积和提高炉渣的脱硫能力。一般高炉风口下斜7°—15°我们选用的斜8°和斜11°

  广东某580高炉风口选择偏大,风压没有加全,热风压力只有260KPa,高炉全风操作的风压为305-310KPa,慢风操作对炉缸活跃程度造成的负面影响很大。

   循环区深一些,有利于活跃炉缸中心,也有利于改善炉渣与铁水的良好接触,保证炉渣的脱硫能力。

风口上沿内侧频繁坏的现象说明高炉风口前的回旋区浅。

1000m³级的高炉低镍铁冶炼,稳定顺行,3.0的利用系数都能实现。这是结合炼钢铁烧结矿和低镍铁烧结矿的各种性能后综合分析的结果,正如之前所说大高炉不能炼低镍铁,炼镍铁只能使用小高炉,这个禁区随着青山集团、广东阳江镍业580高炉、盛阳集团630高炉的相继投产不也打破了以往的禁区吗?由此可见大高炉冶炼炼镍铁能否取得良好的技术指标和经济效益与工艺人员的技术路线以及相应合理的操作制度有很大关系。

(转自盛阳集团炼铁厂:陈华、张国华)

  • [责任编辑:王可]

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