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小小兰炭在冶金行业的应用(一)
作者: 发布日期:2018-06-03

多年来,我国对兰炭在冶金行业中的应用进行了一系列研究,尤其是兰炭在硅铁生产中的广泛应用,对提高硅铁产品质量、降耗增产、提升企业的经济效益发挥了重要作用。但由于目前兰炭用于硅铁的市场已趋于饱和,要实现以上作用,就必须在稳定现有市场的基础上,进一步开拓兰炭在铜火法精炼和铁矿烧结燃料、铁矿含碳球团还原剂、高炉炼铁、高炉喷吹料和直接法还原法炼铁等钢铁行业中的应用。由此不仅可降低钢铁企业的生产成本,同时也能促进兰炭产业的稳步发展。

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铜火法精炼

目前世界上原生铜产量中80%用火法冶炼的方法生产,约20%用湿法冶炼的方法生产。熔炼是火法炼铜最重要的冶炼过程,传统熔炼方法是在鼓风炉、反射炉和电炉内进行,由于这些传统工艺的能耗大、副产物硫无法回收利用、对环境污染严重,现已逐渐被高效、节能和低污染的强化熔炼工艺所取代。

国内外铜火法精炼使用的还原剂主要有重油、柴油、石油液化气、天然气、氨、丙烷、原木、木炭粉等。国内采用重油、石油液化气作还原剂的生产厂家,在还原过程中,炉口及炉尾“S”管道外逸冒大量的黑烟,严重污染环境,需投入较大精力来治理,增加生产成本。为此开发研制出兰炭基固体还原剂,成功地应用于铜回转式阳极炉生产中,彻底解决了铜阳极炉黑烟污染,同时降低了铜阳极板的成本。

兰炭生产硅铁

硅铁是铁合金工业最早和最主要的产品之一,硅铁在炼钢工业、铁合金工业、铸铁工业以及其他工业部门有着相当广泛的应用。生产硅铁的碳质还原剂主要有冶金焦、石油焦、沥青焦、烟煤和木炭(或木块),其中冶金焦用得最多,后四种主要用于生产工业硅,烟煤和木炭常与冶金焦搭配用于生产硅钙合金。

为了降低硅铁生产成本和提高产品质量,我国从20世纪70年代开始,对兰炭制硅铁进行了一系列工业性试验,并在生产中得到广泛应用。

兰炭的比电阻和反应活性直接关系到冶炼产品的电耗和产量。经过试验,粒度主要在1~6mm之间的兰炭,无需破碎,可直接入炉,降低了生产成本。由于兰炭具有比电阻大、反应活性好、A12O3含量低及粒度适宜等特点,非常适于作为小型矿热炉炼硅铁的还原剂。

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含碳球团还原剂

兰炭粉代替焦粉或无烟煤粉与铁矿粉混合物的还原热分析试验和含碳球团的还原试验结果得出,用神木兰炭粉作为含碳球团还原剂是可行的,并具有如下优势:

(1)兰炭粉气化性优于焦粉和无烟煤粉,与焦粉和无烟煤粉比较,还原开始温度和达到最高还原速率的温度低,还原过程由焦粉和无烟煤粉作还原剂时的二步还原转变为一步还原。

(2)兰炭粉含碳球团中还原剂配比可按碳氧比1.0设置,还原温度为1250℃。

(3)含碳球团内铁氧化物的碳热还原是通过碳气化和铁氧化物间接还原两个反应耦合完成的。还原前期,含碳球团的还原速率主要由碳气化速率控制,兰炭粉与焦粉和无烟煤粉比较,因其具有良好的还原性,还原反应一步完成,还原最大速率对应的温度区域比焦粉和无烟煤粉的低150℃。因此,兰炭含碳球团在还原前期的耗热可用低品质的热源提供。但是,还原后期含碳球团还原速率由碳气化转变为铁氧化物还原,为了保证还原后球团有较高的金属化率,还原最高温度不能降低,仍然为1250℃左右。

(4)用兰炭作还原剂的含碳球团,因在还原过程中可用低品质的热源,是一种优良的还原剂。

高炉喷吹燃料

高炉喷吹燃料是增产节焦的一项重大措施。近些年来,许多钢铁企业正积极致力于喷吹烟煤,如鞍钢、宝钢等企业。但喷吹烟煤有一个安全问题,为了防火防爆,喷吹需在惰性气体中进行,设备复杂,建设与操作费用高,而且喷吹高挥发分烟煤有烧掉化工副产品和煤气的缺点,因此应该首先提取化工产品,剩余的兰炭作高炉喷吹料,实现综合利用。

我国现有高炉喷吹系统要求喷吹燃料无爆炸性。经试验,一般煤炭的返回火焰在700mm以上,说明原煤均有很大的爆炸性;而神木兰炭却没有爆炸性,所以兰炭喷吹燃料产生爆炸的可能性极小,是一种安全的喷吹燃料。另外,兰炭的可磨性系数普遍较高。所以兰炭代替无烟煤作高炉喷吹燃料可以降低制粉过程的成本。

通过对生产用煤及低温兰炭的各项性能的检测,研究表明:低温兰炭的工业成分、可磨性、爆炸性、燃烧率等均符合喷吹条件,可以应用于高炉喷吹。


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