根据钒钛磁铁矿特色大胆的提出直接还原-熔分深还原-铁水提钒-高钛渣的新工艺路线,不仅实现了钒钛磁铁矿冶炼铁水的短流程,还创造性的实现铁、钒、钛的一次性分离和综合回收利用

August 13, 2020

1、熔分电炉概况

中试线的熔分电炉主要由炉基、炉身、炉壁(炉门)、炉盖、三相石墨电极(A相、B相、C)、耐火材料、出铁口、出渣口、操作平台、电极升降装置、加料系统、排烟系统等部分组成,功率12500kV·A,炉体直径7.4m,炉膛直径5.2m、深2.1m,熔池直径3.8m、深0.8m。出渣口与出铁口垂直90°分布,出铁口正对中A相电极。熔分电炉冶炼末期渣铁分离后,开渣口出渣,渣出干净后再开铁口出铁。渣系为酸性渣,碱度0.2左右。

2、熔分电炉耐火材料使用情况

2.1 初始设计耐火材料砌筑结构

熔分电炉初始设计耐火材料砌筑结构工作层主要材料是中碳镁碳砖,炉衬永久层用镁砖,炉底永久层采用高铝砖、镁砖综合砌筑。出铁口和出渣口采用镁碳质预制件。

2.2 熔分电炉15炉役耐火材料砌筑情况

熔分电炉投产后,由于侵蚀过快,对耐火材料进行大修、更换,前后实施了25炉役,情况如下:第2炉役耐火材料砌筑结构是在第1炉役砌筑结构基础上进行了改进和优化,减薄了熔池部位的耐火材料厚度,并在出铁口和出渣口采用转炉,目前使用出钢口套砖,替代了预制件。第3炉役耐火材料砌筑结构进一步优化,降低了镁砖永久衬的厚度,增加了镁碳砖衬的厚度,同时在第2炉役基础上增加熔池渣线以上部位耐火材料的厚度,出铁口和出渣口仍采用出钢口套砖,出铁口降低50mm左右。第4炉役耐火材料砌筑结构与第3炉役接近,变化不大,主要是熔池部位耐火材料稍微加厚,熔池直径变小。第5炉役前期耐火材料砌筑结构与第4炉役相同,试验后期,熔分电炉上沿钢壳发红,对熔分电炉的上部耐火材料进行改进,加厚了上沿镁碳砖厚度,并砌筑镁砖用于保护钢壳。

2.3 熔分电炉15炉役耐火材料侵蚀情况分析

熔分电炉15炉役耐火衬在试验中后期出现严重侵蚀和损毁,炉衬侵蚀严重的位置主要在渣线附近,特别是三相电极背后区域,呈现明显的三相梅花瓣状轮廓。在铁线及以下耐火材料和渣线上部耐火材料侵蚀和损毁都不严重,说明炉渣对耐火材料的侵蚀影响最显著。

根据熔分电炉的工况和冶炼条件,分析炉衬侵蚀损毁原因主要有4点:

(1)酸性熔渣(FeOSiO2TiO2)对耐火材料侵蚀,镁碳砖中的碳被氧化损失,形成孔洞,熔渣进入后与氧化镁反应形成铁酸镁、硅酸镁、钛酸镁等低熔点物质。

(2)超高温冶炼条件和电弧的照射与冲刷造成耐火材料侵蚀和损毁。

(3)间歇式操作使耐火材料受冷热交替的热震作用,产生裂纹并掉块,降低耐火材料的性能。

(4)熔渣与低碳铁水受电弧的搅拌,强烈冲刷耐火材料,造成炉衬的机械冲刷损毁。

通过常规物理性能分析和动态抗渣侵蚀试验分析,得出以下结论:
(1)镁碳砖系列耐火材料耐高温性能优良,基体密实,气孔率低,动态抗熔分渣侵蚀性较好,而且随着碳含量的增加,性能更优。

(2)在镁碳砖中添加碳化硅,能进一步改善砖的抗熔分渣侵蚀性,提高砖在高温下的抗氧化性能。

(3)高碳镁碳砖、镁碳化硅碳砖更适合熔分电炉的冶炼要求。

(4)提出在熔分电炉上采用高碳镁碳砖替代中碳镁碳砖开展应用试验的建议。