锰矿锰系合金新技术新装备的应用

张志凌

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051)

锰矿锰系合金新技术新装备的应用

张志凌

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051)

阐述了云南建水锰矿锰系合金工程应用国内同行业领先的新技术、新装备，有效提升我国铁合金行业的技术装备水平，实现产业升级的情况。

锰矿;锰系合金;大型化电炉

0 引 言

云南建水锰矿有限责任公司200 kt/a锰系合金工程，于2008年5月完成可行性研究，2009年3月完成初步设计，随后开始施工图设计及项目施工建设，项目建设2台25 MVA半封闭电炉，1台用于生产高碳锰铁，1台用于生产锰硅合金。另建设1台50 MVA半封闭电炉，用于生产锰硅合金。2010年11月首台电炉投产，2011年8月3台电炉全部投产。项目中采用了多项新技术、新装备，使得该项目的技术及装备均处于国内同行业领先水平。

1 新技术、新装备的应用

1.1 电炉大型化和过程控制自动化

截至2008年，不包括电解金属锰，中国锰系铁合金行业现有约900户左右生产企业，拥有各种容量电炉和锰铁高炉1 300台左右，形成产能约1100万t/a。在锰系铁合金企业中，拥有容量12.5 MVA及以上电炉的企业40户;12.5 MVA及以上电炉全国总计104台，容量合计1 513 MVA;其中72台12.5 MVA 电炉，2 台 14 MVA，20 台 16.5 MVA，9台25 MVA，1台30MVA。这表明中国锰系铁合金行业，企业户数多，单个企业规模小，散、小、弱特征突出，工艺装备水平偏低，多数企业综合竞争实力不强，发展后劲不足。随着国家加大对钢铁和铁合金行业的调控，提高行业准入门槛，一批落后产能将被淘汰，铁合金产业集中度提高将会进一步加快产业结构调整。

铁合金电炉大型化和过程控制自动化将引领铁合金生产工艺技术潮流，目前世界上最大的高碳锰铁电炉为102 MVA，最大的锰硅合金电炉为88 MVA。

该项目2台25 MVA电炉采用国内设计、制造、安装，1台50 MVA电炉引进南非迈提克斯(METIX)公司专有技术及主要部件。项目的建成将成为我国锰系合金冶炼电炉容量最大，自动化程度最高，将使我国铁合金行业工艺装备有一个大的升级。

1.2 大直径电极的把持系统技术

目前国内采用块式抱闸压放系统，项目引进南非的技术及设备，采用钢丝绳绞轴式压放系统。该系统每块闸瓦间为波形接口，上、下抱闸均由6根钢丝绳通过绞轴同时受力，具有抱紧力均匀，电极壳变形量极小的优点。

南非的技术及设备将波纹管内介质由通油改为通水，并为一体式结构，解决了国产压力环漏油的难题。波纹管与压力环间是插入式结构，便于拆装。压力环与保护屏均采用纯铜材质，铜的塑性变形小，热传导性好。采用此铜质结构的把持器，可以保证电炉长期无故障运行。每块铜压力环和每块铜保护屏均为整块铜板锻造而成，经过数控机床加工，保证了整体精度，避免了焊接变形及焊口开裂。

1.3 节能隔磁铜水冷炉盖技术

因为电炉的大电流输电设备(电极的周围)存在着大量的电场和磁场，在电流经过的短网和电极周围分布着很强的磁场，而导磁材料在磁场中存在大量的涡流损耗、磁滞损耗，这样会耗费大量的电能，造成设备发热损坏，对企业十分不利。为了解决这些问题，项目炉盖电极三角区盖板，采用南非技术把不锈钢材质焊接成形改为整块铜板利用深孔钻头打孔通水结构，解决了三角区炉盖易开焊漏水的难题，又因铜导热性好，避免了电炉运行时热变形的问题，铜隔磁性好，减少了电能的损耗。

1.4 长寿命的水冷炉体技术

国内电炉采用普通的耐火材料内衬，其内衬寿命一般在1 a左右，项目采用水冷挂渣炉壁及优质耐火内衬，可以使炉壁使用寿命达到10 a以上。

1.5 电炉烟气采用低品位饱和蒸汽发电技术

常规余热发电汽轮机多采用过热蒸汽形式，此时汽轮机对进汽蒸汽的过热度有严格要求。铁合金电炉烟气的流量和温度波动范围大，经常性的余热源波动对余热锅炉产生的过热蒸汽品质会有很大影响，过热度很难保证，过热度不够会导致蒸汽湿度增加，影响汽轮机效率甚至缩短叶片的使用寿命。

根据铁合金电炉烟气余热的特点，采用饱和蒸汽汽轮发电机组，与常规过热蒸汽汽轮发电机组相比可适应余热源参数大范围的波动。机内除湿再热的多级冲动式汽轮机是一种饱和蒸汽发电设备，在汽轮机汽缸内的其中一相邻级或若干相邻级的级间设置有级间蒸汽再热器，由该汽轮机主汽门后的主蒸汽管引出一股新蒸汽通入级间再热器中，用于加热汽轮机中膨胀到一定程度的湿饱和蒸汽，降低其湿度，以保护汽轮机不受水蚀损害，这样汽轮机可以自由使用饱和蒸汽或过热度比较低的蒸汽，在保持比较高的效率情况下不必担心叶片的水蚀问题，任何压力的饱和蒸汽、湿蒸汽、过热度过小的蒸汽都可直接用来发电。

1.6 复合球团压制技术应用

我国是一个贫锰国，资源量少、储量分散、品质不高。由于钢铁工业的高速发展，对锰系合金的需要量大，国内的资源量远远不能满足要求。因此，除大量使用进口矿外，也大量使用国内较低品质的锰矿石。近年来随着进口矿价格和运输费用大幅增加，不得不使用更多低品质、细粒度粉锰矿，恶化了生产条件。

锰系合金冶炼过程中产生大量烟气及烟尘，每冶炼1t锰系合金，排出烟尘量150～300 kg，锰品位25%～35%，高于国内大多数精矿品位。目前全国锰系合金冶炼产烟尘700～1 050 kt/a，烟尘含锰210～315 kt/a。目前国内烟尘的回收和利用形势不容乐观，存在回收难和利用难问题，烟尘回收要增加设备投资和消耗电能，费用较高，不经济。回收烟尘的方法通常是与细粒度锰精矿按一定比例搭配烧结，由于资源的特点及其它原因，使得我国铁合金企业难以像钢铁企业那样建设现代化烧结厂，90%以上企业均是因陋就简采用平地吹土法烧结(属国家淘汰方法)，每吨烧结矿需消耗120～200 kg煤或焦粉。土法烧结获得的烧结块质量很不稳定，运输、配料和下落到电炉过程中粉化现象严重，高达20%。很多企业、特别是小企业放弃了烟尘的回收，既浪费资源，又污染环境。造成上述现象的原因是缺乏有效、经济环保的回收利用烟尘的方法。

该项目采用云南文山斗南锰业股份有限公司的专利技术的复合球团压制和电炉冶炼技术，该技术有如下的特点:

(1)先进的制球工艺，球团粒度、强度较好，破损率低于8%，入炉冶炼性能及抗高温性能良好，能满足50 MVA大型电炉冶炼工艺要求。

(2)球团比电阻提高，使电极能深插，提高冶炼操作电压，提高电炉自然功率因数，产量提高，单位电耗和单位焦耗下降。

(3)使用无烟煤代替焦炭，降低生产成本。

(4)采用冷压复合球团制备工艺，使用了粉锰矿和项目产出烟尘、筛下的焦粉，使资源得到了良好的利用。

1.7 无功功率补偿

为了有效降低电炉无功损耗，采用电炉变压器低压纵向电容补偿方式，其在变压器二次电压较低的情况下有效补偿无功功率，补偿后的功率因数可达到0.92以上，使矿热炉的特性参数发生改变，起到增加产能，降低消耗的作用。

1.8 自动化配料系统

项目生产规模大，物料量大，整个项目的配料、上料系统实现了自动化，采用PLC控制程序，达到配料准确、快速的效果，改善劳动强度，实现机械化，改善生产技术指标，有效提高产品质量。

1.9 先进的炉前设备

炉前操作有炉台操作自由行走拨料加料捣炉机、出炉开堵眼机等，这些先进生产设备将更有利控制整个生产过程，使生产更具机械化、自动化，降低劳动强度，提高生产安全系数，改进生产技术经济指标。

1.10 完善的环保设施

项目采用先进的技术及装备，电炉烟罩漏入的空气少，物料经筛分后入炉，使电炉烟气少、含尘浓度低，经收尘后排放的烟气低于国家排放标准。

出铁口烟气设置专用集气罩，集气效率达到95%以上，集气后送入独立的除尘系统。

电炉烟罩上方设有环保集烟罩，将炉口、电极口等漏出的烟气收集后外排，使车间操作环境好。

2 结 语

该项目的工艺技术装备处于国内同行业领先水平，有效地提升了我国铁合金行业的技术装备水平，实现了产业升级。

Application of New Technologies and New Equipment for Manganese Alloys Project

ZHANG Zhi－ling
(Kunming Engineering ＆ Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd，Kunming 650051，China)

The circumstances which ferroalloy industry＇s level of technical equipment in China has been promoted effectively and achieved industrial upgrading by applying domestic same industry＇s leading，new technologies and new equipment in manganese alloys project of Yunnan Jianshui Manganese Mine Co.Ltd.were expounded.

Manganese mine;manganese alloys;large－scale electric furnace

TG145

B

1004－2660(2011)04－0007－03

2011－10－20.

张志凌(1964－)，男，云南人，高级工程师.主要研究方向:冶炼设计.