25.5MVA锰硅合金项目工艺设计

黄静

摘 要：本文以1个建设2台25.5MVA半封闭矮烟罩固定式矿热炉生产锰硅合金的项目为例，从生产工艺、主要设备选择、车间工艺布置等方面阐述锰硅合金工艺设计的主要内容。

关键词：锰硅合金、矿热炉

1.概述

锰硅合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。锰硅合金是炼钢常用的复合脱氧剂，含碳在1.9%以下的锰硅合金还是用于生产中低碳锰铁和电硅热法金属锰的半成品。

本项目建设2台25.5MVA半封闭矮烟罩固定式矿热炉，生产产品为锰硅合金，牌号：FeMn68Si18。

2.技术方案

2.1生产方法

锰硅合金采用电热有渣法生产。在矿热炉内，入炉原料含硅锰矿石、富锰渣、烧结矿、焦炭等在矿热炉的高温作用下，锰和硅的氧化物同时被焦炭中的碳还原出来而得到锰硅合金。原料中钙、镁、铝等氧化物则在锰硅合金的炉温下不能被还原而组成炉渣。加入白云石作熔剂造渣，以保持炉渣一定的碱度，使冶炼正常进行。此技术成熟可靠，工艺简单，操作方便。

2.2工艺流程

矿热炉车间设置2台25000kVA半封闭矮烟罩固定式矿热炉，包括上料、下料、电极操作、炉口操作、炉前出炉等工序。

2.2.1工艺过程

合格粒度的锰矿石、富锰渣、烧结矿、焦炭分别送到贮料仓内存放，然后按工艺要求配料。配好的炉料由带式输送机送至矿热炉车间，再通过环形加料机送入炉膛通电进行冶炼。出炉液态合金用铁水包顺轨道拉至锭模内浇注。合金脱模、精整、破碎、分级、包装入库。炉渣出炉后泻入冲渣沟，在强大冲渣水流的冲刷下，水渣流入冲渣池后用抓斗起重机进行归堆或装运出厂。工艺流程见图1。

2.2.2上料、卸料系统

生产车间设上料系统，2台矿热炉共设两套上料提升斗，每套提升斗供应一台矿热炉。电极糊等辅料通过设在矿热炉跨两端的提升机上料。上料提升斗将配料间配好的炉料送到车间装料平台，每条皮带对应一个约5m3卸料仓对应一条卸料皮带，卸料皮带再将炉料卸入环形车，送至矿热炉上方的贮料仓内。

2.2.3矿热炉操作系统

矿热炉加料系统是通过炉内下料管直接下料，在调整炉况需要添加辅料时，可从安装在矿热炉跨两端的提升机设备上料，在加料平台人工加入矿热炉。

送電控制通过调整变压器二次电压和调整电极电流来实现，电极液压升降和压放均可采用自动和手动实现，车间上料、矿热炉加料及矿热炉炉况调控等实行PLC控制。

2.2.4出铁、出渣及冲渣

矿热炉约每四小时出炉一次，每台炉设有两个合金出炉口，两个出炉口180°对称分布。出炉时渣、铁共用一个出炉口，出铁、出渣同时进行。两个出炉口交替使用。出炉设备采用开、堵眼机。

预备出炉时，将铁水包、渣包和渣槽准备好，然后用开眼机打开出炉口，铁水和渣从出炉口流出，流入铁水包中。由于铁水的比重大于渣的比重，渣将浮在铁水的表面。铁水包、中间包和渣包都设计成溢流形式，都设有溢流嘴，当流出的铁水和渣的容积大于铁水包的容积时，浮在表面的渣就通过溢流嘴流入中间包中，正常状态下中间包的渣直接流入冲渣系统进行水冲渣。

熔融的铁水在扒渣完成后进行浇铸，每台矿热炉对应一个浇铸池，矿热炉每天在一个浇铸池进行分层泼铸，第二天在另一个浇铸池进行分层泼铸，两个浇铸池交替使用。冷却后的锰硅合金用铲车将其铲出，放入转运仓中，转运仓通过轨道车运送至精整车间，进行破碎、筛分、包装。

一台矿热炉对应一个冲渣系统，每个冲渣系统都设置有冲渣池，冲渣时水的压力为0.3MPa。每次冲渣开始前，将冲渣水路打开，流下的渣在冲渣管道的入口处就会被一定压力的冲渣水冲散，形成沙状，然后流向渣池。冲渣每隔4小时进行一次，每次冲渣的持续时间约为15-30分钟，每次冲渣的用水量约为300吨。

2.3物料平衡

生产锰硅合金使用一种锰矿很难符合技术要求，通常是两种或两种以上的锰矿搭配使用，混配后的锰矿石含锰量应在33%以上。本项目采用澳洲锰矿、国内贫锰矿、烧结矿等几种锰矿混合，入炉混合矿平均含锰品位按34%计算，全年物料平衡见表1。

3.设备方案

矿热炉主要由炉体、炉盖、炉顶环形加料机，炉顶加料系统、组合式电极柱、二次母线系统、炉气烟道、炉前排烟系统、厂房排烟系统、出炉设备、矿热炉液压系统、冷却系统及矿热炉变压器等组成。

4.车间工艺布置

矿热炉车间共布置两台25MVA矿热炉，呈一字开排列，矿热炉中心距36m。车间总长72m，总宽度54m，设矿热炉跨和浇铸跨。

4.1矿热炉跨

矿热炉跨长72m、宽30m。布置有两台矿热炉，总体上为对称布置。车间分为5层平台，第一层放置有炉体、出铁、电炉动力供电变压器等，并设有出铁平台;第二层平台为操作平台，其上设有炉盖、水冷分配器，并设有控制室、低压配电室及车间办公室;第三层平台设有变压器室、液压室及高压开关室;第四层平台设有电极导向装置及电极液压控制箱;第五层平台其下部设有电极吊挂系统、料仓及料管，其上设有环形加料机、皮带运输机及原料输送除尘器;屋顶下部设有5吨电动双梁桥式起重机。

4.2浇铸跨

浇铸跨长72m、宽24m。设置有浇铸池、转运仓、50/10吨冶金用电动双钩双梁桥式起重机，同时设置有铁包维修区，可在此进行修包及烘包。

5.设计的主要特点

（1）电极柱采用组合把持器结构，代替了传统的铜瓦结构，降低了设备事故率和检修的劳动强度;

（2）矿热炉采用液压升降和压放、结构紧凑、操作平稳;

（3）车间矿热炉系统实行PLC控制，检测和管理;

（4）变压器实现有载电动多级调压，短网路径短，布置均衡合理;

（5）二次供电系统采用水冷导电铜管式硬线和水泠电缆式可干抗扰母线的组合结构;

（6）炉口料面操作采用以料管定量加料为主;

（7）电炉冷却采用软水闭路循环节水技术;

（8）采用集中控制和就地控制相结合。在矿热炉车间设置控制室进行集中控制。比较重要的控制参数（电炉电压、电流、功率、烟罩烟气压力等）均在室内设有打印记录、显示、累计、遥控。在控制室设置必要的工业电视进行重要装置位置的过程监控，另外还设有声光信号等保护报警措施。

车间控制室有计算机控制系统。该系统包括料仓料位显示，电极压放、电极恒电流控制等。其它生产装置主要靠操作室（或控制室）对生产过程进行控制。

（9）对生产需要的重要参数（如电极压放量等）和重要的操作顺序进行联锁控制。

（10）系统的安全性

① 电炉采用自动控制，除放铁操作外，基本无现场操作人员;

② 电炉采用多级绝缘保护;

③ 设置了冷却水系统流量、温度及压力显示，并设炉底热电偶，可对设备的使用情况进行有效的监控。

6.主要技术指标

项目年产FeMn68Si18锰硅合金85000吨，每台矿热炉日产量128.8吨，锰回收率83.2%，单位产品冶炼设计电耗4000kW·h/t。各项指标均符合行业规范条件和能源消耗限额要求。