淺析硅鈣合金冶煉的工藝改進(jìn)措施

王建軍

（陜西有色盛華冶化有限公司，陜西　漢中　723000）

淺析硅鈣合金冶煉的工藝改進(jìn)措施

王建軍

（陜西有色盛華冶化有限公司，陜西漢中723000）

近些年為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自然資源被大量開采，再加上缺少科學(xué)的開采管理制度，存在許多胡亂開采現(xiàn)象，因此自然資源的存儲(chǔ)量逐年減少。為了實(shí)現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，必須制定合理的礦產(chǎn)資源開發(fā)方法，并且對(duì)開采出來的礦產(chǎn)資源合理利用，改進(jìn)礦產(chǎn)資源的冶煉方法，提高其利用率。本文簡單介紹了硅鈣合金的冶煉工藝，并且分析了工藝中存在的難點(diǎn)和問題，提出了一些措施改進(jìn)工藝，提高工藝效率和資源利用率。

硅鈣合金；冶煉；工藝；改進(jìn)措施

1　硅鈣合金概述

硅和鈣都是自然界中廣泛存在的元素，尤其是鈣的儲(chǔ)量非常豐富，自然界中大量存在的巖石中都含有大量的碳酸鈣，因此利用低成本的硅和鈣合成性能好、用途廣泛的硅鈣合金具有十分重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。硅鈣合金就是在高溫條件下通過碳質(zhì)還原劑處理硅石和石灰石得到的產(chǎn)品。硅鈣合金具有廣泛的應(yīng)用，可以用來脫除鋼液中的氧、硫和一些氣體。當(dāng)把硅鈣合金加入到鋼液中時(shí)會(huì)放出大量的熱，這些熱可以把鈣變?yōu)殁}蒸汽，鈣蒸汽在鋼液中穿過，可以對(duì)鋼液起到攪拌作用，并且鈣蒸汽可以夾帶著鋼液中的非金屬夾雜上升，有利于這些非金屬上浮，同時(shí)鈣蒸汽還會(huì)影響這些非金屬夾雜的性質(zhì)和形貌。有些企業(yè)需要用到含有低碳、低硫和低氧的優(yōu)質(zhì)鋼材，有時(shí)候只需要用到低氧和低硫的特質(zhì)鋼材，通過在鋼液中加入硅鈣合金，控制硅鈣合金的量等，可以達(dá)到鋼含量中低碳、低硫和低氧的目的。目前國內(nèi)的鋼鐵工業(yè)境況不是很好，普通鋼的產(chǎn)能過剩，而優(yōu)質(zhì)鋼和特種鋼的生產(chǎn)能力太低，因此硅鈣合金可以對(duì)目前的國內(nèi)鋼鐵行業(yè)困境產(chǎn)生良好幫助，因此研究硅鈣合金有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

2　目前硅鈣合金研究的困難

盡管硅鈣合金對(duì)于鋼鐵工業(yè)具有重要意義，但是硅鈣合金研究的時(shí)間并不太長，硅鈣合金的冶煉工藝也不完善，所以目前的硅鈣合金的生產(chǎn)中還存在一些問題，主要有下列幾點(diǎn)。

2.1 產(chǎn)量不高

傳統(tǒng)的硅鈣合金冶煉工藝自身具有一定的局限性，冶煉爐不能持續(xù)進(jìn)行冶煉，過一段時(shí)間就要停止生產(chǎn)，檢修一下冶煉爐，再接著生產(chǎn)，因此硅鈣合金的生產(chǎn)周期短，產(chǎn)量低。并且冶煉硅鈣合金使用的變壓器的容量小，導(dǎo)致冶煉電爐的容量也小，一爐每天生產(chǎn)的硅鈣合金太少，不能夠大規(guī)模持續(xù)生產(chǎn)。

2.2 鈣合金的質(zhì)量不好

傳統(tǒng)硅鈣合金工藝生產(chǎn)出的硅鈣合金中鈣的含量較低，只有30%不到，硅的含量在50%多，并且合金中還含有碳和硫等雜質(zhì)，硅鈣合金在鋼鐵工業(yè)中起主要作用的組分是鈣，而傳統(tǒng)工藝制造的硅鈣合金中鈣含量太低，在鋼鐵工業(yè)中不能充分發(fā)揮作用。

2.3 能源消耗過大

傳統(tǒng)的硅鈣合金生產(chǎn)工藝的電能消耗十分巨大。因?yàn)橐睙挔t的變壓器容量小，所以在實(shí)際生產(chǎn)中電力并沒有充分利用，不但電能消耗巨大，而且利用率不高。

2.4 污染嚴(yán)重

傳統(tǒng)硅鈣合金冶煉工藝產(chǎn)生的煙和粉塵等都直接排放到空氣中，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。并且傳統(tǒng)工藝的原料配比不合適，冶煉廢渣需要回爐重?zé)?，而最終的爐渣不能充分利用，也會(huì)污染環(huán)境。

2.5 工人消耗大

因?yàn)閭鹘y(tǒng)硅鈣合金冶煉工藝使用的電爐規(guī)模小，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，需要靠人工操作，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。并且冶煉溫度較高，工人長期在高溫環(huán)境下工作，對(duì)工人身體造成巨大負(fù)荷，生產(chǎn)成本提高。

2.6 熱量利用率低

傳統(tǒng)硅鈣合金冶煉工藝中產(chǎn)生的煙氣中含有大量的熱量，約占全部熱能的三成到四成，這些熱量都白白浪費(fèi)在了空氣中。硅鈣合金生產(chǎn)成本中消耗最多的就是能源，占總成本的七成左右。傳統(tǒng)冶煉工藝的爐型小，余熱浪費(fèi)嚴(yán)重，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，造成成本太高，經(jīng)濟(jì)效益小。

3　改進(jìn)傳統(tǒng)工藝措施

針對(duì)傳統(tǒng)冶煉工藝中存在的問題，經(jīng)過長期的研究試驗(yàn)，創(chuàng)新出了一些改進(jìn)措施改變傳統(tǒng)工藝，提高工藝質(zhì)量。

3.1 改進(jìn)硅鈣合金原料配比

傳統(tǒng)的硅鈣合金原料配比不合理，導(dǎo)致爐渣需要多次回爐重?zé)?，不但消耗了大量能源，而且使成本大量提升。傳統(tǒng)冶煉原料中碳含量太高形成的一些含碳化合物的熔點(diǎn)太高，不能熔化，形成爐渣積在冶煉爐底部，容易堵塞出口?？梢赃m當(dāng)降低原料中碳含量，盡量減少生成的高熔點(diǎn)化合物，適當(dāng)調(diào)整電爐參數(shù)，增加電爐溫度，并且對(duì)生成的爐渣做好回收工作，回爐重新煉化。在原料中使用石灰石代替石灰，使生成的煙氣溫度減少，減少煙氣中余熱浪費(fèi)，并且可以有效減少碳排放。高熔點(diǎn)含碳化合物含量的降低可以使冶煉周期增長，并且產(chǎn)品質(zhì)量更高。實(shí)踐證明，采用合理的原料配比可以使鈣含量增加到30%以上，硅含量到60%以上，并且可以有效降低雜質(zhì)含量。

3.2 改用大型電爐

由于傳統(tǒng)工藝中的小型電爐規(guī)模導(dǎo)致生產(chǎn)規(guī)模小，能量利用率低。因此可以想辦法增大電爐規(guī)模。冶煉出口的溫度很高，通常達(dá)到兩千攝氏度，但是生成的含碳化合物的熔點(diǎn)更高，因此含碳化合物和硅酸鹽爐渣由于比重較大會(huì)沉積在爐底。經(jīng)過長期實(shí)踐，探索出了一種解決這個(gè)問題的方法，就是澆筑硅鈣合金電爐時(shí)鐵水直接在地面澆筑。這個(gè)方法非常簡單，操作起來也容易，并且有效降低了鐵水在空中澆筑時(shí)有可能存在的安全隱患，并且將硅鈣合金與澆筑中的廢渣分離開來，使硅鈣合金可以很好地分離出來，不但保證了澆筑過程的安全，并且大大較少了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 提高余熱利用

硅鈣合金冶煉過程中電能消耗十分大，而浪費(fèi)掉的余熱就占據(jù)了總熱量的三成以上，所以硅鈣合金的生產(chǎn)企業(yè)也一直在想辦法改進(jìn)冶煉工藝，試圖提高余熱的利用率。煙氣余熱利用已經(jīng)在其他行業(yè)中得到了很好的發(fā)展，只是需要吸收其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)并且創(chuàng)新改進(jìn)后應(yīng)用在硅鈣合金冶煉中。經(jīng)過長期實(shí)踐研究，現(xiàn)在冶煉工藝中采用自動(dòng)化控制鍋爐壓力損失等，并且通過采用清灰工藝提升鍋爐的換熱效率，減少余熱浪費(fèi)。

4　結(jié)語

綜上所述，硅鈣合金在鋼鐵行業(yè)中具有很大的應(yīng)用，對(duì)于提高鋼鐵行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有重要作用。但是傳統(tǒng)的硅鈣合金冶煉工藝不夠完善，存在很多問題，可以采用一些措施對(duì)硅鈣合金冶煉工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高硅鈣合金的產(chǎn)量和質(zhì)量，為硅鈣合金生產(chǎn)企業(yè)快速發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

［1］常海青，張燕.工業(yè)余熱發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用及問題分析［J］.節(jié)能，2015（9）.

［2］賈強(qiáng)，王雪梅，萬勇.減緩硅鈣電爐堆積技術(shù)及電爐優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例［J］.鐵合金，2015（4）.

［3］徐鹿鳴.我國硅鈣合金生產(chǎn)發(fā)展史略［J］.鐵合金，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

王建軍（1974-），男，漢族，陜西漢中人，從事硅鈣合金冶煉工作。