炭粉球团在硅铁生产中的应用

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The Application of Powdered Charcoal Pellet in Ferrosilicon ProductionLI Zong-you，ZHANG An-fu，ZHOU Kai-liang，KANG Wan-fu，DONG Shi-han(Yunnan Yongchang Silicon Industry Co.，Ltd.，Baoshan，Yunnan 678300，China)ABSTRACT：The ferrosilicon production principle and powdered charcoal pelet production process is briefly described， the theo-retical basis that the powdered charcoal pellet can be used to replace the partial charcoal as the reducing agent is referred， and it con be test-ed and verified during ferrosilicon production experiment.The resuhs show that：using the powdered charcoal pellet in ferrosilicon smeltingis technically feasible，it has no efect on ferrosilicon quality，and at the same time the cost of ferrosilicon production is reduced。

KEY W ORDS：powdered charcoal；pelet；ferrosilieon我国硅铁生产炭质还原剂普遍以木炭为主，木炭在运输、储存过程中会产生大量粒度较小的炭粉，当炭粉随木炭投炉使用后将严重影响炉内透气性，粉料在炉内表面燃烧，造成炉底缺炭，炉况恶化，产量大幅度降低。为确保生产稳定，必须对木炭进行筛分处理，筛孔大小为 5 mm，我公司每年大约有5 000 t木炭粉没有被充分利用，大部分是低价外销，甚至被废弃，每年由炭粉造成的经济损失巳达百万元以上。随着我国森林资源的El益枯竭，用于烧制木炭的树木愈来愈少及国家对资源的限制 j，无论从企业效益还是从社会效益来讲 ，都迫切需要对这些炭粉进行研究，以提高其利用率，降低生产成本。对如何解决这个问题，我公司对炭粉进行制球处理，在12 500 kVA矿热炉上进行投炉使用，用于代替部分木炭，并总结了炭粉球团应用于硅铁生产的实践效果。

l 硅铁生产原理及球团生产工艺1.1 硅铁生产原理硅铁冶炼主要原料是硅石、木炭及其它炭质还原剂。硅石中含二氧化硅，硅和氧之间的亲和力很强，不易分离。生产上普遍利用矿热炉提物料环境温度，在高温条件下，碳质还原剂中的碳夺取二氧化硅中的氧，且温度越高，碳夺取氧的能力越强2 J。同时，配料时加入-定量的铁锌矿或含铁化合物，被还原出来的硅溶解在铁中，形成-定数量的硅与铁的化合物。在有铁存在的情况下，还原反应可用下式简要表示：SiO22CnFe (Si)nFe2C0 T (1)从反应式 (1)可看出，工业硅冶炼过程中，收稿日期：2012-05-03作者简介：李宗有 (1970-)，男，云南建水人，工程师，从事工业硅冶炼技术工作。

26李宗有，等 炭粉球团在硅铁生产中的应用生成大量的气体 CO，要使反应顺利进行，就要求炉料有较好的透气性，保证生成的气体能及时排出。

1.2 炭粉球团生产工艺首先，对炭粉进行粉碎，通过输送机带人定量计量供料机内，可根据压球机产量调整炭粉定量供料机供应量，将计量好的炭粉输送于混碾机中，同时，通过输送带上部安装的干粉粘结剂定量供料机进行计量，按炭粉每1 000 kg加干粉粘结剂 60 kg，可根据物料粘结情况做适量调整，把干粉粘结剂均匀的添加于输送带上，随炭粉-起输送至昆碾机中，当物料搅拌均匀后，把固化剂水溶液按混合料的 10% ～12%的比例喷洒于混碾机内的混合物料中 (炭粉水份低可增加固化剂液体用量；水份高可调高固化剂溶液浓度)，混碾均匀的物料手握成团不散为易即可。混碾均匀的物料通过输送装置输送至压球机，利用压球机挤压成型～成型好的球团输送至风干窑内，干燥 3～4 h即可，也可自然晾干。

球团生产工艺流程：原料粉碎-计量-搅拌-添加粘结剂-固化剂水溶液-搅拌-÷成型 千燥-成品储存2 球团原料分析2.1 球团化学成分我厂冶炼硅铁炭质还原剂主要以木炭、兰炭、焦鹅合搭配使用，各类炭质还原剂化学成分控制范围如表 1所示。

由表 1可知：炭质还原剂性质不-，对其化学指标控制也不相同，其中灰分最大控制范围小于20%，而生产炭粉球团灰分含量为 24% -35%，固定碳含量为 50% ～63%。由此可知，各类炭质还原剂与球团相比，都具有优越性，主要表现为炭粉球团固定碳低，灰分高。

炭粉球团生产是由木炭粉及粘结剂混碾而成，其中粘结剂为有机化合物，对球团成份影响不大，通过对木炭粉进行分析，固定碳含量低，灰分高，分析认为：主要是由于炭粉中含有大量的泥土及其杂质，影响炭粉的质量。对炭粉进行水洗处理，固定碳含量可达 70%以上，经以上措施可减少球团灰分含量，提高固定碳，通过调整后球团各指标可满足硅铁生产要求。

2.2 球团物理性能冶炼生产中要求原料具有-定的粒度，尽量减少粉料的入炉量，由于炭粉自身粘结性较差，利用粘结剂使其粘结成团，球团物理特性很难满足生产冶炼的要求，通常球团强度及热稳定性差，生产配料及输送过程中会因物料撞击、高空跌落及人炉燃烧而破裂，产生粉料，失去制球意义。这就要求球团具有较高的强度、韧性及热稳定性，经压球机生产的球团粒度大轩匀，可满足硅铁冶炼对粒度大小的要求；通过在混合物料中增加微硅粉及沥青各占5%，球团强度得到显著提高，湿球 15 m高度下落不碎，干燥后冷强度大于 250 ks/球；同时，球团进入熔炼炉后不因高温而爆裂，产生粉料，影响炉况，球团热稳定性大于 95%。球团可满足冶炼生产的需求。

Tab 1 Co炭ntr质ol还ra原nge剂f化or学ch成em分ica c制om范po围sition 3 生产试验 . 1 I ，of carbonaceous reducing agent注：炭质还原剂化学成分数值为还原剂干重条件下数值3.1 试验组织我厂长时间对球团成型进行生产研究，在确定球团质量得以保证的情况下，进行球团投炉试验。

2011年 1～6月我厂对12 500 kVA硅铁矿热炉进行球团投炉生产试验。本次试验在不改变设备结构、电气参数及原料配比方式不变的条件下，通过前期球团投炉试验总结及分析，确定在每批配料中增加球团25 kg用于替代部分炭质还原剂◇热炉设备参数见表2所示。

272013年6月 云南冶金 Jun.2013第42卷第3期 (总第 240期) YUNNAN METALLURGY Vo1.42.No.3(Sum240)3.2 炉料配比计算炉料每-批次物料种类为：硅石、铁精矿、兰炭、木炭、球团。现随机抽取某-批次物料进行化验分析，硅石 SiO：含量为99.8%，铁精矿 Fe含量为65.37%，水份3.70%。其它各物料化学成分如表3所示。

表 3 炭质还原剂化学成分Tab.3 Chemical composition of carbonaceousreducing agent %注：炭质还原剂化学成分数值为还原剂干重条件下数值矿热炉产品为 SiFe 75，每批配料以硅石 300kg，球团 25 kg为准，兰炭与木炭使用比例为兰炭：木炭 70：30，炭质还原剂烧损为 10%，Si回收率92%，炭质还原剂中的灰分氧化物及铁精矿还原所需的固定碳与电极参加反应的固定碳相当，可忽略不计 J。根据化学方程式 (1)及表 3可知 ：还原300 kg硅石所需固定碳：Wc固300 x0.998 x0.92×24/60110.2 kg (2)300 kg硅石中进人硅铁中的硅量为：Ws。300×0.998×0.92×28/60：28.5 kg(3)SiFe 75中硅含量为 75%，铁含量为 25%计算，应加入的铁量为： 25/75×128.542.8 kg (4)铁精矿用量为：。 42.8×160/11261 kg (5)还原铁精矿所需固定碳：Wc。

61×36/16013.7 kg (6)所需固定碳总量： 110.213.7123.9 kg (7)同时，根据兰炭与木炭固定碳使用比例为木炭：兰炭 30：70，可计算出原料用量：硅石 ：木炭 ：兰炭 300： ：瑚o：而 等 300 ：68：l24式中： 嗣--还原硅石及铁精矿所需固定碳总量 ，kg；C木炭同--木炭中的固定碳，kg；C兰炭固--兰炭中的固定碳，kg；太 - - 木炭的烧损，%；K --兰炭的烧损，%；木 - - 木炭中的水份，%；. ( 垄：竺二 鱼：三2 ：!0.76× (1-0.1) × (1-0.11)(8)由式 (2)、(3)、(4)、(5)、(6)(7)、(8)可计算出每-批料中各种原料的量，该批次配料中各种物料量为硅石300 kg、铁精矿6l kg、木炭68、兰炭 124 kg、球团25 kg，同时，应根据炉况添加附加料，调整炉况。

3.3 试验质量指标对12 500 kVA矿热炉进行球团投炉生产试验，F --兰炭中的水份，%； 试验结果与2010年 6～12月份生产的硅铁平均主C球团固 25 kg球团中的固定碳，kg。 要技术指标进行对比，结果如表 4所示。

表4 硅铁生产技术经济指标对比Tab.4 The comparison of technical and economic index in ferrosilicon production28李宗有，等 炭粉球团在硅铁生产中的应用由表3中可知：球团投炉生产后，硅铁 日产量将降低 0.48 t，生产成本每吨降低 263.89元。因此，合理地将球团应用于硅铁炉中，将使得硅铁生产的各项技术经济指标得到显著的降低。

球团投入使用后，炉矿整体表现为炉料透气性好、炉况稳定、刺火及蹋料无明显增多、电极易下插、炉口温度正常，炉眼好开不好堵，分析主要是由于炉渣有所增多不易排除，但通过加入了适量的排渣剂可以解决。

4 应用效果4.1 生产质量指标为确定该生产试验的可行性，我厂在此基础上将于2011年6～12月份对另外-台12 500 kVA硅铁冶炼矿热炉进行验证生产，操作方法不变，每批配料球团用量 25 ，生产各项技术指标将与201 1年6～12月该炉未投入球团前各项指标平均值作对比，进行验证。球团入炉以来及前期生产的平均各项技术指标结果见表5。

表5 验证生产Tab.5 Verification production由表5中可知：球团投炉生产后，硅铁生产成本降低每 t为 200.88元，因此，合理地将炭粉生产成球团代替于部分木炭投入硅铁炉生产中，设备运行正常，产品产量稳定，可使硅铁生产的各项技术经济指标都得到显著降低。

4.2 效 益球团生产成本比木炭的价格低得多，用炭粉球团代替部分木炭进行硅铁冶炼，能有效地降低企业生产成本。通过对炭粉球团投炉生产成本统计表明，以25 炭粉球团投炉代替部分木炭进行硅铁冶炼，每吨硅铁平均成本最高可降低4.9%，具有明显的经济效益。此外，减少了对木炭的依赖，可通过购买炭粉生产球团代替部分木炭，具有显著的社会效益。

5 结 语1)在硅铁冶炼技术中，利用木炭粉生产球团，投炉代替部分木炭进行硅铁冶炼是可行，可降低生产成本。

2)炭粉球团成型技术对粉料的综合利用虽然取得-定的成效，但球团投炉使用量仍受到限制。

如何提高球团生产品质及增加球团在硅铁生产中的用量是今后的重点。