锰铁高炉冶炼操作与生铁高炉相似,但锰铁高炉具有以下不同特点:
①锰矿中MnO含量较铁矿中FeO含量低,MnO较FeO难还原。冶炼过程中渣量大,锰的回收率较低。
②由于锰与氧的亲和力比铁强,还原MnO时需要较高的温度和较大的能量,因此高炉锰铁的冶炼焦比要比生铁冶炼高得多,焦炭负荷轻。
③由于焦比高、焦炭负荷轻,焦炭和矿石之间粒度相差大。边缘气流易于发展,造成煤气流紊乱,易产生偏行管道。
④锰铁高炉煤气量大,发热值高,造成炉顶温度高,煤气含尘量大,净化困难。
⑤炉衬侵蚀快,炉底易堆积,使得炉衬寿命低于生铁高炉。
以上特点决定了锰铁高炉的操作制度有别于生铁高炉而具有自身的特点。
高炉锰铁冶炼中原料、燃料及熔剂的装入方法直接影响高炉断面料层分布及上升煤气流的分布,高炉装料制度包括料线、料批、装料顺序和布料器工作制度。
(1)料线,即大钟下降后的下沿至料面距离,根据锰矿粒度小、密度大、滚动性差,焦炭粒度大、滚动性好的特点,锰铁高炉的料线选在碰焦点以下,通过反弹布料,使矿石布到边缘,焦炭布到中心,有利于中心煤气流的发展。
(2)批重,指每一批料矿石重量。小料批加重边缘,大料批发展边缘。根据锰铁高炉的冶炼特点,一般采用小料批加重边缘。
(3)装料顺序,指一批料中矿石、焦炭、熔剂装入料斗的顺序。矿石先装为正装(加重边缘),焦炭先装为倒装(发展边缘)。此外还有分装、半正装、半倒装等。
(4)布料器工作制度,采用布料器是使炉料在高炉断面分布均匀的一项措施,它还可用来纠正炉料下降和煤气上升的不均匀。锰铁高炉通常采用六点式布料器布料,即每批料旋转60度。
生产实践证明:锰铁高炉采用深料线、较小料批、正装或正分装为主的装料制度有利于炉况顺行。
锰铁高炉的送风制度直接影响煤气的初始分布及炉况。送风制度的确定体现为鼓风动能,即风压、风量、风温及风口尺寸等参数的选择。
在原料强度好、粒度均匀且粉末少的情况下,可采用大风量及较小风速(大风口)。反之则采用小风量、较大风速(小风口)。高炉容积与鼓风动能成正比。即高炉容积越大、鼓风动能也越大。冶炼产品含Mn量越高,炉缸越易堆积,为此需要的鼓风动能也越大。
在高炉锰铁冶炼中,为保炉缸活跃,要采取措施吹透中心。除力争全风操作外,还应保持较高风速和较大的鼓风动能,以及调节风口长度和角度来实现这一目的。
高炉锰铁冶炼的热制度是指冶炼中炉温水平及维持手段。炉温水平的确定应建立在保证锰的还原率及有利于降低焦比的基础上。
炉温的高低主要取决于焦炭负荷、风温、煤气热能和化学能的利用情况。
焦炭负荷与矿石中的锰、铁含量,冶炼中的渣量,熔剂消耗量以及风温、高炉容积和工作状态有关。在以上条件较稳定的前提下,应保持较合适而稳定的焦炭负荷。当以上条件变化时应根据变化相应调整焦炭负荷,以保证炉温的稳定。
在高炉锰铁冶炼中,热风带入的热量是高炉热量的主要来源之一。提高风温可降低焦比,减少煤气生成量,有利炉况顺行。因此在设备条件许可下应尽量提高风温。
高炉锰铁造渣制度与原料条件有关。当锰矿品位高,Mn,Fe质量比高时,可采用无熔剂或少熔剂法生产高碳锰铁,此时炉渣为低磷、低铁富锰渣,可作为硅锰合金的原料。我国锰矿石含锰品位低,国内以熔剂法生产高碳锰铁,以碱性渣操作为主。生产实践表明:渣中MgO含量由5%提高到8%时,渣中MnO由8%降至5%。为此,在高炉锰铁冶炼中合适的炉渣成分为:CaO为30%~44%;SiO2为25%~30%;MgO为8%~12%;Al2O3为10%~15%,MnO为3%~7%。