半個世紀以來,棕剛玉生產仍沿用傳統的工藝從未改變。隨著時代的變遷,礦產資源銳減,礦產品的質量不斷下降,原材料和能源價格的不斷提升,節能減排任務日趨繁重,棕剛玉生產已經四面楚歌,如果在技術上沒有新的突破,可以預測十年之后生產棕剛玉的單位能耗及生產成本均會出現驚人的大幅上升,一部分棕剛玉生產企業也會因此而被迫關停。按照目前市場價格為不變價進行測算,屆時棕剛玉的生產成本將會在4500-5000元之間,節能減排將成為不可逾越的難題,鑒于以上各種因素,未來的棕剛玉生產和發展必須在科學發展觀的指導下盡快轉變生產發展方式,走技術創新之路。
棕剛玉的冶煉工藝過程分為起弧、熔煉、控制、精煉四個階段。
01起弧
起弧是棕剛玉冶煉的前提,為使三相電極之間電流相同,要擺放起弧焦。起弧焦擺放時,先加少量礬土,平整爐底,電極稍離爐底。用鐵屑與碳粒混合以一定形狀鋪設在爐池中心,三根電極下部多鋪設起弧焦,使三項電極互相成通路。起弧焦擺放方法有三種:星形擺放法、實心三角形擺放法和空心三角形擺放法。經過實踐對比選擇星形擺放法,其優點是起弧焦用量少,爐內增碳少,起弧快,熱量集中在爐池中心。
擺放好起弧焦后進行送電起弧,落下三項電極至起弧焦上時,看到弧光和聽到電弧聲時,說明已經起弧。待電流升至正常負荷的20%~50%時,在電極外側和弧光區加少量爐料壓住弧光。待電流上升到80%負荷時,正常加料、進入熔煉階段。
02熔煉
熔煉占全部冶煉時間的80%以上,能有效把握棕剛玉冶煉的熔煉階段是十分重要。在熔煉階段,要使爐料熔化成液態,雜質還原,生成鐵合金并與剛玉溶液分離。在熔煉過程中,要不斷的用粘棍對熔液質量檢查做出必要的爐前調整,還要防止各種“反常現象”的發生。根據熔煉程度料層會緩慢下落,保證爐內熔液充足在熔煉過程中要進行投料,投料以加滿電爐使熔煉期終了為主要目標。新工藝改進主要是更進一步掌控熔煉階段這一重要環節,熔煉階段是關系著冶煉生產安全、能源消耗、冶煉單位時間利用、煙塵排放和工人勞動強度的重要環節。
03控制
所謂“控制”就是在一定時期內,停止加料,讓爐內的料盡量熔融和還原,并使熔化面積向外擴大,爐況“控制”的好,溶液緩慢上升,整個料面均勻下沉,料下得多,熔化的快。在控制期內盡量把熱量用到擴大熔化面積上。待結束后在投入爐邊預熱料繼續熔煉。控制期內爐料并未完全熔融,避免溶液溫度降低會讓爐料緩慢進入熔液,弧光暴露在外,爐內熱損失大,電能損耗過大。
04精煉
精煉的目的是把雜質充分還原,鐵合金較好的沉淀聚集,爐內氣體暢通排出,同時進一步提高熔液溫度和擴大熔化面積。電爐轉入精煉時要停止加料,采用低電壓,使投入的爐料盡量熔化。精煉充分的特征是:爐內料層很薄,電極周圍的爐料和熔液緊緊相貼,液面十分穩定;三相電極電流表指針穩定。電極根逸出氣體不多,電弧聲一致不間斷。精煉期如果控制不好會過分的增加電能的消耗。精煉的好壞直接影響剛玉的質量和產量。
冶煉工藝
在長期的實踐過程中,我們對冶煉工藝不斷進行改進,摸索出一套適合生產現狀的冶煉新方法,傾倒爐冶煉新工藝的采用,結合了自身條件,在冶煉過程中調整碳量的配比,彌補因化驗的誤差、配方的不準導致的爐況不穩定。增加補料次數,將暴露在外的弧光掩埋,提高對電弧熱能的利用。降低料面高度,增大爐殼上部到水冷蓋下部空間,增加爐內空間,保證煙塵很好的捕集,降低煙塵的排放。采用薄料面運行,使還原反應產生的氣體均勻排出,降低爐內氣體壓力,避免噴爐現象的發生。通過比較敞弧法和埋弧法的優缺點,結合我們生產中的實際運用,棕剛玉冶煉新工藝采用半敞半埋的方式,新工藝控制原料的投入量,降低了料面高度,跟傳統傾倒爐冶煉工藝相比料面高度降低40cm,增加了爐內空間。降低了煙塵在爐內的密度,有效的對排放出來的煙塵進行處理,使得煙塵不外逸在操作區內,相比傳統傾倒爐冶煉工藝的環保效果更加明顯,讓工人避免接觸到排放出的煙塵,比傳統冶煉工藝更加能保障工人的健康。
從實際生產數據可以看出傾倒爐冶煉工藝能有效的提高產量,降低電耗,保證經濟效益的穩步增長。