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正文內(nèi)容

連發(fā)冶煉有限公司技改擴(kuò)建可行性報告(編輯修改稿)

2024-08-29 22:18 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 和特點,適時地完成加料、搗爐作業(yè)。為了保持爐內(nèi)有良好的透氣性,需要進(jìn)行扎眼和搗爐。小搗爐根據(jù)爐況進(jìn)行,大搗爐一般一小時左右一次,搗爐要快要透,搗爐搗出的塊料推向爐心,搗爐過程中不能邊搗爐邊加料。一個電極區(qū)一個電極區(qū)進(jìn)行搗爐的操作是不可取的,必須集中統(tǒng)一搗爐、統(tǒng)一加料,這樣才能保持較高的熔煉溫度。穩(wěn)定電爐操作最重要的因素是保持料層中恒定的溫度分布。如果爐膛溫度分布受到破壞,電爐操作會受到嚴(yán)重干擾。生產(chǎn)中爐料的粒度和均勻程度,加料和出爐以及爐膛料面的處理都會影響電極運(yùn)行。電極移動過大、過強(qiáng)的搗爐都會造成電爐操作不穩(wěn)定。(二) 閉弧操作閉弧操作是將電極適當(dāng)?shù)芈袢霠t料中,以半熔融爐料為阻抗體,在電極和熔融爐料之間產(chǎn)生電弧。要想做到閉弧操作,首先就要考慮投料方法。投料方法有一次投料法、分次投料法、多次投料法。除一次投料法是明弧操作外,其他方法都是可以做到閉弧操作。化學(xué)硅生產(chǎn)中,采用分次投料法,料層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,電耗低,爐齡長。操作中要處理好如下幾個問題:一是要選擇好合適的電氣參數(shù),使電極插入料層深度適當(dāng);二是要想辦法控制好爐料的比電阻;三是爐料粒度對硅的冶煉有重要影響,粒度過大和過小對爐況都不利。閉弧操作的優(yōu)點是:爐內(nèi)料層結(jié)構(gòu)能形成一個完整的體系,爐料依次下沉;弧光不外露,料面上輻射熱損失大大減少,保持高爐溫,熱效率提高,從而增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低電耗;能使電極消耗量達(dá)到平衡穩(wěn)定,避免發(fā)生電極折斷事故;料面的溫度比較低,使料面上的設(shè)備受到的熱輻射較輕,延長了設(shè)備的壽命,提高了電爐設(shè)備的利用率;粉塵較少,可以使?fàn)t面操作有一個較好的環(huán)境。電爐無論大小,只要采取適當(dāng)措施,都可以做到閉弧操作,獲得理想的生產(chǎn)效果。(三)配電技術(shù)冶煉過程中,物理化學(xué)變化與電氣制度有著緊密的聯(lián)系。配電操作的好壞,對冶煉效率有著十分重要的影響。電弧主要存在于電極末端,空腔受電弧沖擊推力的作用,把物料推開,形成泡形。熔煉過程中,電爐電氣參數(shù)的控制是由配電工完成的。一般情況下就是控制電極的埋入深度。電極淺埋,一般表明還原劑過剩,電極附近形成火眼,電弧聲響亮,出爐硅溫度低,數(shù)量少、電耗高。如果爐料中還原劑過少,電極將處于較低位置,電極深埋。因為爐料電阻隨著爐料中炭的減少而增大,電阻增大使電流負(fù)荷下降,電極消耗增加,生產(chǎn)率降低。生產(chǎn)中,電極的埋入深度根據(jù)現(xiàn)場操作來確定。調(diào)節(jié)電極埋入深度就是改變爐料的電阻值,這是調(diào)節(jié)爐況的最佳手段。當(dāng)電爐二次電壓超過一定值后,電極會受損壞,硅的揮發(fā)損失增多,爐膛上部過熱,熱損失增大。二次電流,受電極允許電流密度的限制,也不能隨意增大。電流電壓的比值,是爐前操作的重要因素。電流電壓比過小,電極下不去,明弧生產(chǎn)、難操作。電流電壓比過大,電極插入爐料過深,生產(chǎn)不十分理想。生產(chǎn)中,只有找到適當(dāng)?shù)碾娏麟妷罕?,工作電流穩(wěn)定,物料均衡,電極及時升降,才能取得最好的生產(chǎn)成果。調(diào)整工作電壓是調(diào)整電爐生產(chǎn)率的重要手段。電爐工作電壓取決于兩個方面:一方面是短網(wǎng)結(jié)構(gòu),要求電效率要高、功率因素應(yīng)適當(dāng);另一方面是爐況,包括爐體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作情況。熔煉中工作電阻的值很關(guān)鍵,它易變動,應(yīng)努力使其穩(wěn)定并趨近最佳值。為保證電爐熔煉正常,必須按適當(dāng)比例增大電流,提高電壓,保證正常的料面溫度在600℃左右。應(yīng)使用符合規(guī)格的原材料,爐料粒度過大,電阻就小,支路電流大,電極不易深插。(四)爐料電阻爐料電阻的大小,對電極的穩(wěn)定起著十分重要的作用,調(diào)整好爐料電阻是電爐操作者必須具備的技術(shù)。在正常情況下,爐料電阻適當(dāng),電極能夠深插到適當(dāng)?shù)奈恢?,使?fàn)t底溫度提高,保證電爐的正常運(yùn)行。但是爐料電阻不當(dāng)或其他原因而導(dǎo)致電極不能深插,就難保證電爐的正常運(yùn)行。調(diào)整爐料的方法應(yīng)與合理操作方法結(jié)合起來。調(diào)整爐料電阻一般采用的方法有以下幾種:保持正常的爐膛料面溫度。采用閉弧操作和分批投料法,不使其料面溫度增高。使用符合規(guī)格的原材料,原料的粒度對正常操作是非常重要的。當(dāng)電極上抬時,一般減少還原劑或減少爐料粒度,改用較低的二次電壓。保證爐料透氣性。一般采用稍許松動,增加投料次數(shù),減少粉末投入。穩(wěn)定料層結(jié)構(gòu)。當(dāng)料層結(jié)構(gòu)不好時,應(yīng)保持適當(dāng)高的爐料配比,撬掉電極四周硬塊,不讓明弧產(chǎn)生??刂坪贸鰻t量與投料量。投料過多燒不透,降低爐溫,爐底上升;投料少浪費(fèi)電能。(五)出爐和精煉出爐操作也是很重要的。出硅制度對電爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有一定影響。一般采用間斷出爐,每8小時出爐2次。出爐時先清除爐口處的碎硅,用燒穿器燒穿爐眼。熔體硅從爐口流到抬包中,向抬包內(nèi)加入稻草保溫。經(jīng)電爐熔煉的硅,由于原料中帶入的雜質(zhì)被還原,若不能滿足有機(jī)硅以及某些新材料的要求時,需要進(jìn)行精煉?;瘜W(xué)用硅必須進(jìn)行精煉。精煉采用往抬包里吹入空氣和氧氣,也進(jìn)行過熔劑精煉的方法試驗。經(jīng)精煉的化學(xué)用硅的主要雜質(zhì)含量可完全達(dá)到化學(xué)用硅標(biāo)準(zhǔn)。鐵的去除目前是個難題,在現(xiàn)有的精煉方法中,硅中鐵的含量都無明顯的變化,雜質(zhì)鐵似乎全部以【Fe】形態(tài)存在于硅中,而Si于【O】的親和力遠(yuǎn)大于鐵,所以在相同溫度和氧位下,硅首先被氧化,硅保護(hù)了鐵。生產(chǎn)中,硅中鐵含量的控制主要是控制原料含鐵和操作中帶入的鐵。 主要工藝技術(shù)參數(shù),原材料、燃料、動力消耗指標(biāo) 主要生產(chǎn)工藝參數(shù) 電爐額定容量:12500KVA 電爐產(chǎn)能:21000噸/年 電爐年有效生產(chǎn)時間:300天 電爐一次電壓:35KV 電爐二次電壓:120~168V 主要原材料標(biāo)準(zhǔn)原料是實現(xiàn)良好作業(yè)的先決條件。電爐法生產(chǎn)化學(xué)用硅的原料主要有硅石和炭素原料。(一)氧化硅礦物冶煉工業(yè)硅的過程是無渣過程。工業(yè)硅對硅石的選用較嚴(yán)格,不僅雜質(zhì)含量少,還要求有高的機(jī)械強(qiáng)度,足夠的熱穩(wěn)定性,適宜的粒度組成。化學(xué)用硅熔煉最好采用硅石。氧化硅礦物中雜質(zhì)和粘著物,在熔煉過程中有的完全被還原,有的部分被還原,有的化合物形態(tài)進(jìn)入產(chǎn)品硅中或生產(chǎn)熔渣。這樣不僅增大能量消耗,降低產(chǎn)品質(zhì)量,還給熔煉過程造成困難。因此,對工業(yè)硅冶煉所用的含氧化硅礦物的化學(xué)組成要求嚴(yán)格。要求SiO2大于99%、%、%、%,%。所用硅石在熔煉前必須進(jìn)行水洗,表面清潔。硅石粒度是冶煉的一個重要工藝因素。適宜的硅石粒度受硅石種類、電爐容量、操作狀況以及還原劑的種類和粒度等多種因素影響,要根據(jù)具體的冶煉條件來決定。一般情況下,要求硅石粒度為8~100mm;,要求硅石粒度為8~80mm,而且中間粒度組分的比例要大些。粒度過大時,由于不能搗爐粘料及反應(yīng)速度相適應(yīng),易使未反應(yīng)的硅石進(jìn)入液體硅中,造成渣量增多,出爐困難,硅的回收率降低,能耗增大,甚至造成爐底上漲,影響正常生產(chǎn)。粒度過小,雖能增大還原劑的接觸表面,有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行,但反應(yīng)過程中生成的氣體不能順利排除,又會減慢反應(yīng)速度,同時粒度過小,帶入的雜質(zhì)也會增多,影響產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)中一般不采用小于5mm的硅石。硅石的化學(xué)成分為:表5-1. 冶煉工業(yè)硅用硅石的化學(xué)成分 % 成分標(biāo)準(zhǔn)SiO2Fe2O3Al2O3CaOP2O5MgO其他不小于不大于YB241681國際特級標(biāo)準(zhǔn)公司內(nèi)控指標(biāo)1公司內(nèi)控指標(biāo)2因含Si02和所含雜質(zhì)的多少,直接影響其產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益,指標(biāo)見表5-1,公司主要采用內(nèi)控指標(biāo)1的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行原材料控制。本項目每年需要63000噸以上。在黎平縣境內(nèi)和周邊地區(qū)就儲藏有豐富硅礦石資源,僅黎平縣就達(dá)500萬噸以上,可以滿足本項目長期發(fā)展的需求。(二)炭質(zhì)還原劑工業(yè)硅冶煉所用的還原劑主要有石油焦、洗煤、木炭。為增大爐料的電阻率,增加化學(xué)活性,也有搭配氣煤焦、硅石焦、藍(lán)炭、半焦、低溫焦、木塊的。在炭質(zhì)還原劑化學(xué)成分中,主要應(yīng)考慮固定炭、灰分、揮發(fā)分和水分。一般要求固定炭要高,所需還原劑總量減少,從而灰分帶入的雜質(zhì)少,渣量相應(yīng)減少,電能消耗降低,化學(xué)硅中雜質(zhì)含量降低。炭質(zhì)還原劑的電阻率要大,氣孔率要高。爐料電阻率主要取決于炭質(zhì)還原劑。炭質(zhì)還原劑電阻率大,電極插得深,爐口熱損失減小,爐內(nèi)高溫反應(yīng)區(qū)大,化學(xué)活性好,硅的回收率高。石油焦是所用還原劑中灰分最低的,%~%,固定炭90%~95%,%~13%,因為它的灰分低,有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。但由于石油焦電阻率小,反應(yīng)性差,高溫下易石墨化,用量偏大時,導(dǎo)致爐況不好控制,造成爐料不燒結(jié)、刺火嚴(yán)重、電耗高、出爐困難。表5-2 冶煉工業(yè)硅用石油焦的化學(xué)成分 %項 目質(zhì) 量 標(biāo) 準(zhǔn)123ABABAB硫份%<0.50.81.01.52.03.0揮發(fā)物%≤101212151618灰份% ≤0.300.500.500.500.801.2水份% ≤888888固定碳%≤858585858585此項目每年需用石油焦21000噸,主要從廣州茂名、南京等地采購。木炭具有很高的比電阻和反應(yīng)能力,而且雜質(zhì)含量少,是熔煉工業(yè)硅較為理想的還原劑,但用不同的木材和不同的方法制得的木炭其性質(zhì)也很不相同。去皮木炭的灰分含量通常比帶皮木炭的灰分含量低1/2~2/3木炭主要成分是炭,灰分較低,一般小于10%。電阻率較大,化學(xué)活性好。但是,國家為了保護(hù)森林資源,已經(jīng)制定了相關(guān)森林資源的保護(hù)措施,木炭的來源受到限制,無法再使用木炭還原劑。國外絕大多數(shù)國家已不再使用木炭,在各種炭質(zhì)還原劑中,從反應(yīng)能力和比電阻的大小來看,洗煤是木炭之外的另一種較為理想的還原劑。洗煤的特點是電阻大,反應(yīng)能力強(qiáng)。低灰分煙煤是經(jīng)過洗選獲得的。灰分含量可達(dá)3%左右,%~%,Al2O3含量小于1%?,F(xiàn)在我國還原劑煙煤的灰分含量多在3%以上,而國外還原劑煙煤的灰分含量多在1%左右,前蘇聯(lián)采用的化學(xué)法精選煙煤,%的精煤。表5-3 冶煉工業(yè)硅用精洗煤的化學(xué)成分 %精洗煤要求標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)內(nèi)控成份)成份固定碳灰份Al2O3Fe2O3GaO揮發(fā)物水份%<<<<18—28<8此項目每年需要精洗煤8400噸,主要從貴州六盤水采購。木塊的作用在于增加料層的透氣性,用量的大小都對爐況發(fā)生影響。木塊用量過小,料層透氣性差、易產(chǎn)生刺火現(xiàn)象、爐況變壞,電耗上升,木塊由于著火點、含炭量都很低,實際用作還原劑的可能微乎其微。此項目生產(chǎn)每年需要木片及松果球等約6000噸,黎平縣森林資源極為豐富,全縣森林覆蓋率達(dá)74%,木片及松果球當(dāng)?shù)夭少徏纯蓾M足生產(chǎn)。炭質(zhì)原料中的雜質(zhì)主要是灰分,全部由氧化物組成?;曳种械难趸镆惨贿€原,既要消耗電能,又要消耗炭,而且被還原的雜質(zhì)仍然混入硅液中,降低了硅的純度。在生產(chǎn)實踐中,爐料中每增加1%的灰分,就多耗電100~120kwh,因此,灰分含量愈少愈好。(三)電極電極工業(yè)硅生產(chǎn)中主要的消耗材料之一?;瘜W(xué)用硅冶煉采用電極,一般采用石墨電極和炭素電極,目前國內(nèi)主要采用石墨電極。工業(yè)硅冶煉對電極的要求是: 導(dǎo)電性好、電阻率小,以減少電能損失; 熔點要高,熱膨脹系數(shù)要小,不易變形。 高溫時有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,雜質(zhì)含量低。此項目生產(chǎn)用電極采用碳素電極,規(guī)格為φ1020。按照設(shè)計產(chǎn)量每年需要2000噸左右,主要從河北、山西、河南采購。現(xiàn)連發(fā)冶煉有限公司在湖南懷化投資興建了一個碳素電極廠,大大減少了運(yùn)輸成本。(四)稻草、谷殼此項目生產(chǎn)每年需要稻草及谷殼約450噸,當(dāng)?shù)氐静莺凸葰O為豐富,可以滿足生產(chǎn)需求 主要原材料、燃料、動力消耗指標(biāo)表5-4 各品級單位產(chǎn)品生產(chǎn)消耗指標(biāo)表(XX/t)項目553#441#3303#2202#名稱單位消耗消耗消耗消耗電爐電度11000111001120011500動力電、環(huán)保度800820820820電極kg100100110114硅石t油焦kg9209509901精煤kg500530550550木片t木炭kg25283030松果球t025 主要設(shè)備方案 主要設(shè)備選型電爐變壓器電爐變壓器是工業(yè)硅冶煉生產(chǎn)中的主要設(shè)備,本項目根據(jù)原有廠房結(jié)構(gòu),擬選用三相變壓器一臺。變壓器主要參數(shù)見表5-5。表5-5 變壓器主要參數(shù)表序號項目名稱參數(shù)要求備注1額定容量KVA125000(要求長期穩(wěn)定超載30%,短時超載60%)三相變壓器2一次側(cè)電壓35KV3二次側(cè)電壓120~196V(其中120~164V恒電流,164~196V恒功率)4檔位及級差19檔,164~186V調(diào)壓級差3V5二次電流50500A最大 冶煉電爐電爐采用固定三角圓邊型,電爐屬于非標(biāo)自制,電爐主要參數(shù)如下:爐殼外徑:φ8000mm爐膛直徑:φ6000mm爐膛深度:2500mm電極極心圓:φ2650177。100mm電極根數(shù):3根電極直徑:φ1020電極材質(zhì):碳素電極單根電極配備銅瓦數(shù)量:8塊煙罩本項目擬采用耐熱混凝土結(jié)構(gòu)矮煙罩。矮煙罩的制造采用碳鋼板制造,生產(chǎn)時電極上的大電流穿過煙罩,形成極大的磁抗和電渦流,造成生產(chǎn)能耗增加;采用不銹鋼材料制造。目前,市場不銹鋼售價高達(dá)2萬多元每噸,制造成本極高。12500KVA工業(yè)硅爐僅煙罩造價就需55~60萬元左右。采用耐熱混凝土材料制造煙罩,一方面由于未使用碳鋼材料,避免了煙罩產(chǎn)生感抗和磁場電渦流;另一方面,由于大量使用混凝土,僅使用少量的不銹鋼材料,使之制造成本大幅度降低,一臺12500KVA工業(yè)硅爐煙罩約需60萬元左右。目前,耐熱混凝土技術(shù)在冶煉行業(yè)使用已經(jīng)比較成熟,
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