锰硅电炉(矿热炉)炉况控制工艺措施

锰硅电炉（矿热炉）炉况控制工艺措施

2019.12.28

1、电极的生成、使用维护

在电炉中依靠电极把经过炉用变压器输送的低电压大电流传到炉内，通过电极端部的电弧、炉料电阻及炉内熔体把电能转化为热能进行高温冶炼，形象的被称为炉体的“心脏”，保持好电极的工作状态，减少电极不良变化对炉况的稳定至关重要。

1.1、电极的生成

理想自焙电极应具有良好的导电、导热性，抗氧化及抗振等性质，能最大限度的避免在使用过程中出现“蜂腰”、脱块、削尖、和软硬断事故。

1.1.1电极生成送电工艺

送电工艺对电极的生成质量起着决定性作用，集中表现在电流的大小和电流的梯度。新开电炉或热停炉电极在供电的过程中，电极糊随着焙烧温度逐渐升高，粘结剂软化，煤沥青分解开始，挥发份排出，继续升温分解逐渐加快。热分解在500℃～800℃是发生碳氢化合物的缩聚反应，是粘结剂生产沥青焦，此时的电极糊的导热系数还不高，过快的升温将造成沥青分解速度过快，挥发量过快导致结焦成碳率下降，使得电极的内外温差增大而引起热应力，是电极的强度降低，结构不致密，形成大量的裂纹。熔融

的电极糊与电极壳的不良接触使局部电阻过大，而易将其

击穿，漏糊。当温度升至1500℃～2000℃时导热系数增大，

线性膨胀系数减少，挥发分减少，电极的内外温差度减少。

此时可以逐渐送满负荷。建议在可送满负荷之后再用一定

时间的低负荷焙烧，使其均热充分，减少和释放各种应力。

1.1.2电极糊的选择、使用

电极糊的好坏与厂商的配方及工艺有密切的关系，不

同炉台或不同品牌的生产都应摸索其适合的电极糊成分。

应根据环境温度的变化控制不同糊柱的高度及糊块的大小，使电极糊融化产生的气体顺利排出，避免电极糊“夹生”

产生气泡、局部电阻过大、偏析等。

1.1.3电极壳作为电极焙烧的模子，在铜瓦以上承受着

大部分的电流，根据电极直径和炉子负荷采用不同厚度的

钢板和筋片数量。实践表明电极壳钢板的厚度、筋片的数

量及其高度对电极的焙烧有很大影响

1.2、合理热停炉维护

在生产过程中由于受到限电、设备检修等因数常需要

热停炉，而热停炉电极维护不当，在送电后最易发生硬断

或送不起负荷现象。

以该公司2010年8月受供电所线路检修停电3天，301#(15MVA)电极维护为例:A：停电前俩天由常用电压级8级逐渐调至5级，I1由300A调至220A。当天电压级由5

级调至1级I1降至120～100A，避免了急冷急热加剧内应力的产生。

B：电极压放有原来的一个工班(8h)压放3次每次50mm～60mm，减为压放1～2次，每次15mm～30mm,保持电极工作在1250mm～1300mm。减少了内应力发生体积，又不至使电极过烧打弧。

C:铜瓦的冷却水由大逐渐关小，降低热料面，停电后每相电极根部加入一定量焦炭，然后把电极坐死在炉料中，用把电极焖好，松开铜瓦。

D:定期活动电极，以免被熔渣粘住。将合金成分控制在上限，以免品位出格(主要是Si低)。恢复生产一个星期电极没有出现硬断、崩块、蜂腰现象，保持了炉况的稳定。

1.3、电极长短的判断

电极的长短变化在铁合金生产中比较常见，但如判断不好，会使三相电极的坩埚“各自为政”，功率不平衡，恶化炉况。甚至发生安全事故。特别是电极短时，电极埋入炉料较浅，料层变薄，通气性差，弧光空腔内积蓄的大量H2、O2、CO2、CO气体不能顺利排出，当活动电极或出铁时机械力作用破坏了空腔壳，将会产生喷料、爆炸。难以保证炉况的顺利。

电极长短最直接快速的判断：比较一个周期内三相电极负荷大小;观察料面的沉料面积和速度及其表面火焰的

颜色、力度、长短;电极产生的轰响声等。

电极浮、偏短出现刺火翻渣要及时推料盖火，降低料面。

二、精料入炉合理搭配

原料是冶炼的基础，其物化性的选择及矿种搭配直接关系炉况的稳定。表1是该公司12.5MVA矿热炉使用不同原料粒度级的炉况表现。

表1 12.5MVA使用不同原料粒度级炉况表现

2.1 还原剂的合理使用

在矿热炉中理论上由上至下把料层分为：生料层→软料层→焦炭层(碳热反应区)→熔渣层→合金层。焦炭层的厚薄决定了电弧的位置、温度的分布。配碳过剩炉料的操作电阻显著下降，高温区上移，料层变薄放热反应(4)(5)式大量发生，在料面冷凝结壳，加大了MnO2、SiO2等挥发量，生成的CO、H2、CO2等气体来不及预热还原生料则溢出。反之渣多铁少，熔融的炉渣包裹着电极，此时电极的升降对电流的改变作用不明显。料层缺碳后，Mn、Si的还原不充分，SiO2的还原率降低，炉渣中的2MnO·SiO2熔融体增大，成渣温度底。大量导电性强的碳化物(Mn·Fe)7C3

生成,出现白渣、合金高碳层厚。

还原剂的粒度与其比电阻呈反比关系，粒度过大减少了其比表面积和与矿石接触的反应有效界面使得沉料速度大于还原速度，且包裹着炉渣造成排渣难出铁时间久排渣不畅。粒度过小则或相互抱成团或大多在料面被烧损影响料面的透气性，易发生炉内喷料、刺火、翻渣烧坏设备造成热停炉。还原剂的粒度是对炉况影响最敏感之一。通过调节还原剂的用量，反应性和粒度的大小从而获得合适的操作电阻，是矿热锰硅炉炉况控制的重要手段。

2.2 锰矿石物化性

锰矿石物化性包括氧量、高温比电阻、还原粉率和熔点。

(1)含氧量.褐锰矿(Mn2O3)的含氧量低于硬锰矿(4MnO2·H2O)和软锰矿(MnO2)，1molMn2O3带入110gMn和48g氧，而2molMnO2带入110gMn和64g氧，这样入炉锰矿在带入同样含锰量的同时，软锰矿多带入16g氧，多消耗12g碳和电能，因此使用褐锰矿比使用软锰矿、硬锰矿效果要好。

(2)高温比电阻.尽可能选用比电阻高的矿，有利于增加操作电阻提高入炉有效功率。

(3)还原粉化率.粉化率低的矿石炉料透气性好，整个炉口均匀冒火，炉料预热效果好，带入下部反应区的显热