【文章內(nèi)容簡介】 廠冶煉紅土礦生產(chǎn)鎳鐵合金，大都是采用 RKEF 工藝流程，即回轉(zhuǎn)窯 電爐法，又稱 Elkem 法。雖然都是采用 RKEF 工藝，但每個冶煉廠的具體工藝制度都不盡相同，比如紅土礦脫水的溫度，是否在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行預(yù)還原等。 （ 1）法國鎳公司新喀里多尼亞多尼安博冶煉廠 法國鎳公司新喀里多尼 亞多尼安博冶煉廠于 1958 年建立 Elkem 法。先后建設(shè) 10500 kVA 電爐八臺， 33000 kVA 電爐三臺。該法借助于新喀里多尼亞礦石的高鎳（ %）、低鐵（ Fe10～ 15%）與 MgO/SiO2 比值適度（ ～），不需加熔劑，即可產(chǎn)出含 Ni20%的鎳鐵，而且礦石中的鐵 60～ 70%被還原， 30～ 40%進(jìn)入渣中，渣含鎳僅 %左右，所以鎳的回收率相當(dāng)高。由于采用覆蓋式熔池，低電極插入，爐頂溫度低，電耗僅 550～ 600 kWh/t 干礦。 電爐的入爐礦石塊度為 20mm，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯 850℃ 煅燒后 ，進(jìn)入電爐，同時加入約 4%的焦炭，在電爐中鎳、鐵還原后，得到粗鎳鐵合金，再經(jīng)精煉后得到鎳鐵產(chǎn)品。 10500 kVA 的電爐，直徑 11m，設(shè)計(jì)日處理礦石量 500t。熔煉 1t 干礦 12 電耗為 550 kWh。三電極埋弧操作，常用二次電壓為 150V。電極插入深度根據(jù)爐渣電導(dǎo)自動控制。 （ 2）哥倫比亞塞羅 馬托莎公司蒙特利巴諾廠 哥倫比亞塞羅 馬托莎公司蒙特利巴諾廠電爐為 51000kVA 圓形電爐，爐膛內(nèi)徑為 21000mm，爐殼有特殊冷卻裝置以保護(hù)爐墻。爐頂用吊頂。滿負(fù)荷運(yùn)行時二次電壓為 490V～ 1090V，電極直徑為 Φ1800自焙電極。 （ 3）日本住友金屬礦業(yè)公司日向冶煉廠 日本住友金屬礦業(yè)公司日向冶煉廠建于 1956 年 9 月， 1968 年后進(jìn)行改造，采用回轉(zhuǎn)窯 電爐流程，建成 4 座回轉(zhuǎn)窯和 4 臺電爐，其中 25000kVA電爐兩臺， 14000kVA 電爐兩臺。年產(chǎn)鎳鐵 12500t。該廠總結(jié)出熔煉過程中幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)： ① 鎳鐵的 RKEF 工藝中，電能消耗占成本的 65%左右； ② 采用高功率負(fù)荷操作； ③ 采用焙砂溫度： 850～ 900℃ ； ④ 采用覆蓋熔池式操作； ⑤ 采用較高的二次電壓； ⑥ 適當(dāng)?shù)臓t渣堿度： MgO/SiO2=～ ； ⑦ 適當(dāng)控制金 屬的還原：鎳還原近 100%，鐵 60%進(jìn)入金屬中； ⑧ 焙砂的運(yùn)送系統(tǒng)包括：計(jì)量包、運(yùn)輸罐、爐頂料包、落料漏斗等均加保溫襯里，并實(shí)行自動化操作，可減少熱輻射損失 4186MJ/h。、 （ 4）印度尼西亞國際鎳公司梭羅阿科廠 國際鎳公司于 1974～ 1978 年建立起 45000kVA 圓形電爐三臺，年產(chǎn)含鎳 35000t 的鎳锍工廠與相應(yīng)的紅土礦基地。最初開采西部礦石鎳品位高達(dá)%，但酸性過大（ SiO2/MgO =）；后與含 %、 SiO2/MgO = 的較堿性的東部礦石配合，得到含 %、 SiO2/MgO = 的混合礦，鎳回收率90%。 13 采用三臺 45000kVA 電爐、 Φ18m 圓形電爐處理預(yù)還原后的紅土礦。采用大直徑 Φ2021mm，低單位面積功率的原因是為了盡量保護(hù)爐墻不受腐蝕。但是投產(chǎn)后，爐墻仍發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，其原因?yàn)椋?① 礦石的 SiO2/MgO 為 ～，相對鎂磚來講，酸度過大； ② 渣的液相線溫度相對太低； ③ 熔化粗粒爐料的橄欖石，需要有足夠的過熱溫度。為此，將爐料的 SiO2/MgO 降到 ；使渣液相線溫度提高 50℃ ；減少西部礦粗粒中的橄欖石含量，以降低爐渣所需的過熱溫度。排渣溫度為 1550℃ 。 為了保護(hù)爐墻不被腐蝕，在渣線一帶采用外殼淋水冷卻。放出口附近，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。爐頂加水冷的鋼梁，梁外加耐火材料，減少熱損失。電爐的能耗與經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模和燃料價格相關(guān)，用煤代替部分油，電耗由 516～ 580 kWh/t 增加到 580～ 600 kWh/ 36MW 提高到 40MW。 （ 5）多米尼加鷹橋鎳公司圣多明各廠 多米尼加鷹橋鎳公司的電爐熔煉原料來自還原車間的產(chǎn)物 經(jīng)過脫水、制團(tuán)、豎爐煅燒、部分還原的（ 850℃ ）熱煅燒球團(tuán)礦。不屬于 RKEF 流程，但電爐的配置、構(gòu)造、電氣制度等可以供參考。 該廠建設(shè) 55500 kVA 六電極矩形電爐三臺，年產(chǎn)鎳鐵 28750t。每臺電爐有三臺 18500kVA 單相變壓器組成，二次電壓為 349～ 1265V。碳素電極直徑為 1000mm，單位面積功率 263kW/m2。 （ 6）日本八戶冶煉廠 日本八戶冶煉廠先后建設(shè) 60000 kVA 電爐一臺， 25000 kVA 電爐一臺，40000 kVA 電爐一臺。其中只有 60000 kVA 電爐生產(chǎn)鎳鐵，電極直徑為1700mm，爐殼直徑為 ，爐殼高度為 。 （ 7）美國漢納礦業(yè)公司 美國漢納礦業(yè)公司的 RKEF 工藝的特點(diǎn)是采用改 良的尤他法，即在回轉(zhuǎn)窯中只預(yù)熱煅燒而不是預(yù)還原，在電爐中也主要是熔化，只加部分還原劑，選擇性地還原出一部分鐵和鎳，熔融體在路外加硅鐵還原得到粗鎳鐵，精煉 14 后得到產(chǎn)品鎳鐵。先后建設(shè) 14000 kVA 三電極圓形電爐四臺，爐膛內(nèi)徑為8m，爐膛深度為 3m，自焙電極直徑為 1m。常用二次操作電壓為 465V。 15 3 電爐 變壓器技術(shù)參數(shù)的選擇 礦熱爐變壓器的 技術(shù) 要求 （ 1）由于爐料電阻、原料及電源電壓經(jīng)常變化，要求變壓器有較多的調(diào)壓級數(shù)，每級輸出電壓級差較小，且?guī)缀蹙笄皫准壓?電流輸出，后幾級恒容量輸出。 （ 2）中小型三相礦熱爐變壓器的一次繞組可設(shè)計(jì)成 D 接法或 Y 接法，而在 5000kVA 以上，則多采用 D 接法設(shè)計(jì)。 （ 3）一般大型礦熱爐變壓器多由 三 臺單相礦熱爐變壓器組成三相組的形式。這是由于三相礦熱爐變壓器的大電流短網(wǎng)在長度上各相有很大的差異，使三相阻抗嚴(yán)重不平衡，造成電能轉(zhuǎn)移和各相的電流和功率不均衡現(xiàn)象。采用單相變壓器可以圍繞礦熱爐對稱布置，縮短短網(wǎng)長度，使三相阻抗近似平衡，可大大改善電能的轉(zhuǎn)移和各相不均衡現(xiàn)象，從而減少電能損耗，增加礦熱爐運(yùn)行的功率因數(shù)。 （ 4）負(fù)載不平衡和能量 轉(zhuǎn)移是由短網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身造成的，而且是難以消除的，所以電極將出現(xiàn) “ 活相 ” 或 “ 死相 ” 的情況。礦熱爐正常作業(yè)的主要條件是熔池中各相功率要平衡，為此變壓器應(yīng)該具有能夠單獨(dú)調(diào)整各相電壓的能力，即所謂 “ 分相電壓調(diào)節(jié) ” 。在這種情況下，爐子的每一相都以最佳電壓工作，各相電流強(qiáng)度均衡，熔池功率也均衡。雖然能量轉(zhuǎn)移被保留下來 ，但是可以消除能量轉(zhuǎn)移對爐子作業(yè)的不良影響。分相電壓調(diào)節(jié)礦熱爐變壓器的各相輸出電壓允許差值由一次 D 接繞組內(nèi)的環(huán)流所限制。 （ 5）隨著礦熱爐功率加大，大電流回路使?fàn)t子具有較大的電抗值，致使礦熱爐功率因數(shù)下降。在 爐子回路中接入電容器是補(bǔ)償無功功率最有效 的辦法，所以在大型礦熱爐變壓器 中 ，常在三次側(cè)考慮裝置補(bǔ)償電容器。 16 國外冶煉紅土礦的鎳鐵礦熱爐變壓器二次電壓選擇 法國鎳公司新喀里多尼亞多尼安博冶煉廠先后建設(shè)八臺 10500 kVA 電爐，直徑 11m，三電極埋弧操作，常用二次電壓為 150V； 三臺 33000 kVA矩形電爐，外部尺寸為 33m12m，平均二次電壓為 300V。 多米尼加鷹橋鎳公司圣多明各廠建設(shè) 55500 kVA 六電極矩形電爐三臺，每臺電爐有三臺 18500kVA 單相變壓器組成，二次電壓為 349～ 1200～1265V。 美國漢納礦業(yè)公司先后建設(shè)四臺 14000 kVA 三電極圓形電爐，爐膛內(nèi)徑為 8m，爐膛深度為 3m，自焙電極直徑為 1m。常用二次操作電壓為 465V。 哥倫比亞塞羅 馬托莎公司蒙特利巴諾廠電爐為 51000kVA 圓形電爐，爐膛內(nèi)徑為 21000mm，爐殼有特殊冷卻裝置以保護(hù)爐墻。滿負(fù)荷運(yùn)行時二次電壓為 490V～ 1090V，平均二次電壓為 1080V。 日本八戶冶煉廠先后建設(shè) 60000 kVA 電爐一臺， 40000 kVA 電爐一臺，25000 kVA 電爐一臺。平均二次電壓分別為 760V、 760V、 664V。 國內(nèi)外銅鎳精礦礦熱爐變壓器二次電壓選擇 表 31 國內(nèi)外銅鎳精礦礦熱爐變壓器二次電壓 廠 名 電爐功率 /kVA 二次電壓 /V 云南冶煉廠 1 號爐 30000 261～ 404 云南冶煉廠 2 號爐 30000 310～ 700 金川集團(tuán) 16500 173～ 275 恩施皮雷森 51000 150～ 500 北鎳公司 30000 390～ 500 彼阡克 1 號爐 31500 314～ 683 彼阡克 2 號爐 50000 475～ 800 諾林公司 45000 266～ 743 湯 姆遜 18000 160～ 300 瓦特范爾 19500 170～ 350 杰茲卡茲于 50000 600～ 800 皮爾多普 24000 190～ 380 17 表 32 國 內(nèi) 礦熱爐 變壓器特性 序號 廠名 變 壓 器 短網(wǎng)特征 備注 容量 / kVA 型號相數(shù)頻率 一次側(cè) 二次側(cè) 繞組接線 短路阻抗/% 調(diào)壓方式 特征 主體材料 電壓 /V 電流 /A 電壓 /V 電流 /A 1 云南冶煉廠 1號電爐 100003 HPPF10000/35 單相 50Hz 35000 286 320 ～ 696共 17 級 37500～17241 △ 接線 320V 時 ，508V 時 電動有載 單向往復(fù)交錯分別接至爐內(nèi)兩根電極，短網(wǎng)為有絕緣層的導(dǎo)電銅管，集電環(huán)至筒瓦由銅帶連接 鋼管 Φ70/Φ50， 16根銅帶2[1000mm2， 20 根 ] 460V 時開到25000 kVA 2 金川有色公司3 號電爐 55003 35000 173 275 700 283V 以上恒功率283V 以下恒電流 Y△ 銅管，軟銅帶 3 盤石鎳礦電爐 12500 HSSPZ712500/63 3 相、 50Hz 66000 ～ 500 340 180 14000 21227 21227 Y/Y/△ 11 500V 時 340V 時 180V 時 電動有載 電極上接成三角形，單相往復(fù)交錯，局部有異相交錯 銅管 Φ65/Φ40， 8根軟銅帶 2001，16 片一組共 8 組 4 貴州有機(jī)化工廠電石爐 35000 外制 3 相 50 Hz 35000 577 一次 Y 接～ 143，一次 △ 接157～ 249，27 級 1～ 9 級81500～91800， 10～27 級 91800 Y△ /Y 分相有載 電極上接成星形，三相交錯中性線單獨(dú)引至爐殼，短網(wǎng)有鋁密封罩 銅管 3[Φ65/35， 16根 ] ， 軟 銅 帶3[2501， 25 片一組， 12 組 ] 5 吳淞化工廠電石爐 16500 調(diào)變 TSOPZ16500/35主變 HSSP16500/35， 3相 50 Hz 35000/35000～23000 相電流157 ～167 115～ 175，25 級 54500～57700 調(diào)變 △ /Y 主變Y/△ 12 調(diào)變 ～ 分相有載 電極上接成三角形，單相往復(fù)交錯 銅管 2[Φ65/35， 6根 ]軟纜2[500mm2， 24 根 ] 18 表 33 國外礦熱爐 變壓器特性 廠名 變壓器型號 一臺 礦熱爐 變壓器數(shù) 電壓 級數(shù) 繞組 接線 一次側(cè) 二次側(cè) 容量 / kVA 電壓/V 電流/A 電壓/V 電流/A 北鎳 三相 1 1 2 3 4 5 △ /△