如何提高转炉处理能力

前言

1.现场概况

公司冶炼厂建成于1979年，设计能力为4 500吨/年，后来对部分设备进行改造，现在生产能力可达到8 000吨/年，2006年达到了8 358吨。但随着企业发展规模不断扩大、产品结构不断丰富，现有冶炼厂产能成为制约企业深层次发展的主要因素。

2012年公司冶炼厂生产进入6月份以后，外购精矿由于品位较低、含铁硫较高处理量较大，造成电炉冰镍面居高不下（大部分时间超过850 mm），入炉物料品位较低造成电炉放出热低冰镍品位较低（11%左右），低冰镍处理量增加，转炉产能偏低。虽然转炉处理量6月份达到了有史以来最高的180炉，但还是不能满足现场生产要求。

如何提高转炉处理能力成为重要课题上。

2.现有转炉系统情况

转炉车间的主要原料是电炉产出的熔体低冰镍及外购低冰镍、冷料，产品为高冰镍块和水淬高冰镍。其简单的工艺流程为：

电炉熔炼――熔体低冰镍――转炉熔炼――熔体高冰镍――铸模（或水淬）――高冰镍块（或水淬高冰镍）

①现在转炉工艺过程

电炉熔炼产出的熔体低冰镍，经桥式吊车加入转炉，用高压风机鼓入自然风，辅以石英石充分造渣进行吹炼，产出熔体高冰镍进行浇铸成块或水淬，最后形成产品高冰镍块或水淬高冰镍。

②主要工艺参数

③主要设备：桥式吊车（3台）

起重量：主钩20吨 副钩5吨

转炉传动装置：

正常转动电机 16KW 970转/分钟

事故转动电机 9KW 1 500转/分钟

减速器：速比 30Z

提高转炉处理量具体方法

1.提高供风时率

该班炉前工在下班前，为下班提前放两包热低冰镍，如此下班接班即可开风进行吹炼作业，这样可以节省20-30分钟进料时间，进而可以提高供风时率。此操作方式现已实施，效果较好。

2.变更作业制度

转炉作业制度由“两开两备”改为“三开一备”。

（1）“三开一备”需具备的前提条件

供风系统改造：冶炼厂现有两台高压风机是一台风机供两台转炉，一台备用。实行“三开一备”后，一台风机供两台转炉，另一台风机通过新设管道单独供第三台转炉进行吹炼作业。

硫酸厂可接受烟气量上限为36 000m3/h，现在开两台转炉厂房内烟气量就已接近上限，开三台转炉后烟气会更大（达到42 000 m3/h左右），如果硫酸系统能力不足，转炉生产环境会很恶劣，安全隐患增加。

开三台转炉必须是在使用电熔再结合镁铬砖提高转炉炉龄的基础上，否则频繁地修炉根本无法保证“三开一备”作业模式地正常进行。

（2）“三开一备”具体操作方式

①三台炉相继进料，先后开风。

②尽量保证三台炉当班出炉（必须保证两台炉当班出炉），如果由于特殊原因需要交接班吹炼，其产量另作分配。

③在电炉冰铜面允许的前提下，考虑限制进料，料面不足时用外购低冰镍补充，以缓解“三开一备”工作制度在时间安排上的冲突。

④工作时间、操作程序的具体安排需要在生产实践中进行一段时间的摸索才能确定。

（3）“三开一备”存在的问题

①电炉放料必须及时，在连续放料的情况下，必须密切监视高低口衬套的侵蚀情况，及时倒口、及时更换衬套，避免出现因为口子原因导致供料不及时或出现安全事故。

②电炉返渣量增加给电炉操作带来一定困难，电炉石英、焦粉熔剂加入量会有所增加。

③在交接班时，会出现一段时间内两班人员同时操作，三台天车同时作业的情况，工作空间狭小会造成操作秩序混乱，存在安全隐患。

④现在炉体冷却慢，不能保证及时修炉，只有一台炉备用，安全生产系数降低。

（4）结论

通过对供风时率的测算以及风机供风能力的考察，确认在供风系统、排烟系统有保证的情况下，从工艺角度来说转炉“三开一备”（单班开三台转炉吹炼，一台转炉备用，增加电转炉处理量，进而增加产量）的生产模式是可行的，但存在问题较多，具体实施需要慎重考虑。

由于硫酸系统制约以及对环境的影响，此方案现阶段不可行。

3.工艺技术改造

富氧吹炼技术在国内许多冶金企业已经采用，工艺比较成熟，应用效果较好。昊天公司从长远发展角度也应采取此技术。

（1）富氧吹炼工艺

转炉吹炼任务是向转炉内低镍锍熔体中鼓入空气和加入适量的石英熔剂，将低镍锍中的铁和其他杂质氧化后与石英造渣，部分硫和其他的一些挥发性杂质氧化后随烟气排出，从而得到含有价金属较低的转炉渣，由于它们各自的密度不同而进行分层，密度小的转炉渣浮于上层被排除。

转炉吹炼的主要目的是将低冰镍中的铁、硫等大部分杂质脱除，使镍得到富集，并产出高浓SO2烟气用于制酸。富氧吹炼是在原转炉供风系统上加入一套供氧系统，使转炉供风的含氧浓度由21%达到24%甚至更高，进而达到减少吹炼时间，减少热损失，提高产量，提高SO2烟气浓度的目的。

转炉富氧吹炼，不但可以强化硫化物的氧化过程，提高生产率，而且可以提高固体物料（外购低冰镍、冷料）的处理量，更有利于SO2烟气浓度的提高，给制酸带来方便。

（2）主要技术参数计算

①所需供氧量：

富氧吹炼所需氧气流量可由以下公式计算：

FO2=F风× [D富氧―D空气][DO2―D富氧]，

F富氧=F风+FO2

现在冶炼供风量为110 Nm3/min

所需氧气流量为：FO2=110×60×（25-20.6）/（99.5-25）=389.8 Nm3/h，两台779.6 Nm3/h，考虑20%富余能力为936 Nm3/h，加上其他损耗制氧能力确定为1 000 Nm3/h。

②转炉产量增加量

（25-20.6）/20.6×8 000=1 709吨

（3）氧气来源

冶炼厂富氧吹炼用氧量为1 000Nm3/h，现有氧气站能力远远满足不了富氧吹炼的用氧量需求，需要从其他途径解决用氧问题。

①利用15 Kt/a冶炼厂的12 000N m3/h氧气站供氧。

②重新建立一个1 000 m3/h氧气站。

③外购液氧。

经技术经济分析比较，最适合昊天公司现状的方式为利用15 Kt/a冶炼厂的12 000 Nm3/h氧气站供氧。

（4）工艺流程布置，如图1所示。

（5）富氧吹炼需要注意的问题

富氧空气浓度控制十分关键，氧浓度过低达不到预期目的，氧浓度过大造成单位时间内转炉内反映热提高过快，影响炉衬寿命，富氧浓度达到25%时，耐火材料消耗增加10%左右；同时氧气浓度过高，容易造成炉内冰镍过吹，泡沫渣形成过多，容易冒炉，严重时会发生危险；另外如果管道积存氧气浓度过高，开炉时若碰到火花容易发生爆炸。因此，转炉加氧控制中，通过风、氧流量配比调节以控制氧浓度、风氧阀门联锁控制及氧气阀站控制等十分关键。

结语

从不同角度对提高转炉处理进行分析可以看出，对现有设备进行局部改造来提高高冰镍生产能力是可行的，对新技术、新工艺的学习和借鉴是工程技术人员在工作中需要加强的。如果富氧吹炼工艺在昊天公司可以成功实施，对新冶炼厂建成之前的生产总体运营将起到重要作用。