浅析硅钙合金冶炼的工艺改进措施

王建军

（陕西有色盛华冶化有限公司，陕西　汉中　723000）

浅析硅钙合金冶炼的工艺改进措施

王建军

（陕西有色盛华冶化有限公司，陕西汉中723000）

近些年为了适应经济的发展，自然资源被大量开采，再加上缺少科学的开采管理制度，存在许多胡乱开采现象，因此自然资源的存储量逐年减少。为了实现国家可持续发展战略，必须制定合理的矿产资源开发方法，并且对开采出来的矿产资源合理利用，改进矿产资源的冶炼方法，提高其利用率。本文简单介绍了硅钙合金的冶炼工艺，并且分析了工艺中存在的难点和问题，提出了一些措施改进工艺，提高工艺效率和资源利用率。

硅钙合金；冶炼；工艺；改进措施

1　硅钙合金概述

硅和钙都是自然界中广泛存在的元素，尤其是钙的储量非常丰富，自然界中大量存在的岩石中都含有大量的碳酸钙，因此利用低成本的硅和钙合成性能好、用途广泛的硅钙合金具有十分重大的经济价值。硅钙合金就是在高温条件下通过碳质还原剂处理硅石和石灰石得到的产品。硅钙合金具有广泛的应用，可以用来脱除钢液中的氧、硫和一些气体。当把硅钙合金加入到钢液中时会放出大量的热，这些热可以把钙变为钙蒸汽，钙蒸汽在钢液中穿过，可以对钢液起到搅拌作用，并且钙蒸汽可以夹带着钢液中的非金属夹杂上升，有利于这些非金属上浮，同时钙蒸汽还会影响这些非金属夹杂的性质和形貌。有些企业需要用到含有低碳、低硫和低氧的优质钢材，有时候只需要用到低氧和低硫的特质钢材，通过在钢液中加入硅钙合金，控制硅钙合金的量等，可以达到钢含量中低碳、低硫和低氧的目的。目前国内的钢铁工业境况不是很好，普通钢的产能过剩，而优质钢和特种钢的生产能力太低，因此硅钙合金可以对目前的国内钢铁行业困境产生良好帮助，因此研究硅钙合金有很大的现实意义。

2　目前硅钙合金研究的困难

尽管硅钙合金对于钢铁工业具有重要意义，但是硅钙合金研究的时间并不太长，硅钙合金的冶炼工艺也不完善，所以目前的硅钙合金的生产中还存在一些问题，主要有下列几点。

2.1 产量不高

传统的硅钙合金冶炼工艺自身具有一定的局限性，冶炼炉不能持续进行冶炼，过一段时间就要停止生产，检修一下冶炼炉，再接着生产，因此硅钙合金的生产周期短，产量低。并且冶炼硅钙合金使用的变压器的容量小，导致冶炼电炉的容量也小，一炉每天生产的硅钙合金太少，不能够大规模持续生产。

2.2 钙合金的质量不好

传统硅钙合金工艺生产出的硅钙合金中钙的含量较低，只有30%不到，硅的含量在50%多，并且合金中还含有碳和硫等杂质，硅钙合金在钢铁工业中起主要作用的组分是钙，而传统工艺制造的硅钙合金中钙含量太低，在钢铁工业中不能充分发挥作用。

2.3 能源消耗过大

传统的硅钙合金生产工艺的电能消耗十分巨大。因为冶炼炉的变压器容量小，所以在实际生产中电力并没有充分利用，不但电能消耗巨大，而且利用率不高。

2.4 污染严重

传统硅钙合金冶炼工艺产生的烟和粉尘等都直接排放到空气中，对环境造成严重污染。并且传统工艺的原料配比不合适，冶炼废渣需要回炉重炼，而最终的炉渣不能充分利用，也会污染环境。

2.5 工人消耗大

因为传统硅钙合金冶炼工艺使用的电炉规模小，不能实现自动化生产，需要靠人工操作，工人的劳动强度非常大。并且冶炼温度较高，工人长期在高温环境下工作，对工人身体造成巨大负荷，生产成本提高。

2.6 热量利用率低

传统硅钙合金冶炼工艺中产生的烟气中含有大量的热量，约占全部热能的三成到四成，这些热量都白白浪费在了空气中。硅钙合金生产成本中消耗最多的就是能源，占总成本的七成左右。传统冶炼工艺的炉型小，余热浪费严重，能源浪费严重，造成成本太高，经济效益小。

3　改进传统工艺措施

针对传统冶炼工艺中存在的问题，经过长期的研究试验，创新出了一些改进措施改变传统工艺，提高工艺质量。

3.1 改进硅钙合金原料配比

传统的硅钙合金原料配比不合理，导致炉渣需要多次回炉重炼，不但消耗了大量能源，而且使成本大量提升。传统冶炼原料中碳含量太高形成的一些含碳化合物的熔点太高，不能熔化，形成炉渣积在冶炼炉底部，容易堵塞出口。可以适当降低原料中碳含量，尽量减少生成的高熔点化合物，适当调整电炉参数，增加电炉温度，并且对生成的炉渣做好回收工作，回炉重新炼化。在原料中使用石灰石代替石灰，使生成的烟气温度减少，减少烟气中余热浪费，并且可以有效减少碳排放。高熔点含碳化合物含量的降低可以使冶炼周期增长，并且产品质量更高。实践证明，采用合理的原料配比可以使钙含量增加到30%以上，硅含量到60%以上，并且可以有效降低杂质含量。

3.2 改用大型电炉

由于传统工艺中的小型电炉规模导致生产规模小，能量利用率低。因此可以想办法增大电炉规模。冶炼出口的温度很高，通常达到两千摄氏度，但是生成的含碳化合物的熔点更高，因此含碳化合物和硅酸盐炉渣由于比重较大会沉积在炉底。经过长期实践，探索出了一种解决这个问题的方法，就是浇筑硅钙合金电炉时铁水直接在地面浇筑。这个方法非常简单，操作起来也容易，并且有效降低了铁水在空中浇筑时有可能存在的安全隐患，并且将硅钙合金与浇筑中的废渣分离开来，使硅钙合金可以很好地分离出来，不但保证了浇筑过程的安全，并且大大较少了生产成本，提高了企业经济效益。

3.3 提高余热利用

硅钙合金冶炼过程中电能消耗十分大，而浪费掉的余热就占据了总热量的三成以上，所以硅钙合金的生产企业也一直在想办法改进冶炼工艺，试图提高余热的利用率。烟气余热利用已经在其他行业中得到了很好的发展，只是需要吸收其他行业的经验并且创新改进后应用在硅钙合金冶炼中。经过长期实践研究，现在冶炼工艺中采用自动化控制锅炉压力损失等，并且通过采用清灰工艺提升锅炉的换热效率，减少余热浪费。

4　结语

综上所述，硅钙合金在钢铁行业中具有很大的应用，对于提高钢铁行业的经济效益有重要作用。但是传统的硅钙合金冶炼工艺不够完善，存在很多问题，可以采用一些措施对硅钙合金冶炼工艺进行改进，提高硅钙合金的产量和质量，为硅钙合金生产企业快速发展打下良好基础。

［1］常海青，张燕.工业余热发电系统的应用及问题分析［J］.节能，2015（9）.

［2］贾强，王雪梅，万勇.减缓硅钙电炉堆积技术及电炉优化设计实例［J］.铁合金，2015（4）.

［3］徐鹿鸣.我国硅钙合金生产发展史略［J］.铁合金，2015（1）.

The Improvement Measures of Silicocalcium Smelting Process

Wang Jianjun
（Shanxi Nonferrous Metallurgical Shenghua Co.Ltd.， Hanzhoung 723000，China）

In recent years in order to meet the needs of economic development， and natural resources have been a large number of mining，plus lack scientific exploitation and management system， exist many random exploitation of the phenomenon， so the storage of natural resources reduced year by year.In order to realize the strategy of national sustainable development， we must make a reasonable exploitation of mineral resources， and rationally utilize the mineral resources， improve the smelting method of mineral resources， and improve the utilization of mineral resources.This paper briefy introduced silicocalcium smelting process， and analyzes the problems and diffculties existed in the process， and puts forward some measures for process improvement， improve the process effciency and the utilization rate of resources.

calcium alloy； smelting； technology； improvement measures

王建军（1974-），男，汉族，陕西汉中人，从事硅钙合金冶炼工作。