|
高硅鋁礬土冶煉棕剛玉工藝技術分析與實踐高硅鋁礬土冶煉棕剛玉工藝技術分析與實踐磨料磨具制造 高硅鋁礬土冶煉棕剛玉工藝技術分析與實踐 /9/30/15:53來源：《磨料磨具》雜志 □文/沈蘭英 貴州科苑新材料開發有限公司 鋁礬土是不可再生的寶貴的資源，它不僅是剛玉制造業的主要原料，同時也是鋁工業、耐火材料制造業、鋁基復合材料等工業制造業必不可少的主要工業原料，它是剛玉制造業生存的前提條件。 隨著上述工業產業的快速發展及資源的漸趨匱乏，剛玉制造業用優質熟鋁礬土資源也將會越來越緊張，而且價格也將越來越高，礬土品位也將會越來越低。依賴鋁礬土資源生存（初級生產型）的剛玉制造業將如何發展和生存？目前狀態下的技術與質量、成本與效益之間的動態平衡又該怎樣建立？這是每一位從事剛玉生產經營的決策者們必須面對而又無可回避的重要的現實問題。 冶煉棕剛玉用鋁礬土及主要輔料的特性要求與資源現狀 一）鋁礬土及主要輔料的特性要求 從技術和經濟的角度考慮，棕剛玉生產用鋁礬土與鋁工業和耐火材料用鋁礬土既相互爭資源又有所不同，電解鋁生產所選用的原料是低品位（A/S在7左右）、未經高溫焙燒的生鋁礬土；普通耐火材料用熟礬土除了對體積密度有要求外，其所含的鐵和鈣量要求較嚴格，相對于物理性能和硅的氧化物要求則不十分嚴格；從磨琢材料和高溫材料的使用性能角度考慮，而用于棕剛玉冶煉的礬土是需經過高溫焙燒的高鋁低硅熟礬土礦，對于礬土礦中鐵的含量可不必嚴格要求，而對于CaO則較為敏感。 我國鋁土礦資源80%屬于難處理的中低品位礦，這些礦不適用于棕剛玉的冶煉，從技術和經濟角度考慮，適用于冶煉棕剛玉用的熟礬土是高鋁低硅型的硬質巖礦或軟質粉體礦，其常規要求技術質量指標如下表： 熟礬土化學成分應符合下表規定： 注：（1）SiO2的含量小于3%時，Fe2O3和TiO2的含量可控制在小于6%。 （2）在一批熟礬土中，任取一塊，其鋁硅比不得小于10。 （3）熟礬土中不得含有生礬土、夾生礬土、石塊、泥土等雜質。 （4）CaO含量每個礦點每月檢驗一次。 （5）尺寸范圍 30—300mm，30mm以下不得超過15%，5 mm以下不得超過5%。
剛玉冶煉對鐵屑和無煙煤（焦碳）也有一定的技術要求，否則，同樣會嚴重地影響棕剛玉的技術經濟指標。冶煉棕剛玉用無煙煤（焦碳）及鐵屑技術質量指標分別如下表 無煙煤（焦碳）化學成分應符合下表規定：
注：無煙煤（焦碳）里不得混有明顯的煤矸石、木頭、泥土、石塊等雜質。 鐵屑化學成分及質量應符合下表規定： 注：鐵屑內不得混入棉紗、木塊、泥土、沙石等雜質。 二）鋁礬土及主要輔料的資源現狀 目前，我國剛玉材料的生產制造企業約有150家左右，其生產能力約在150萬噸以上，按生產能力計算，僅剛玉生產用高鋁優質熟礬土約在190萬噸左右。由于諸多基礎工業及剛玉制造業的快速發展，鋁礬土需求量迅猛增長，也由于鋁礬土資源的匱乏，再加上有的礬土供應商和中間環節的不規范行為，致使棕剛玉冶煉所用的熟鋁礬土數量保證困難，而且質量嚴重下滑，棕剛玉冶煉成本更是節節攀升；A/S由八十年代的25—30:1，下降到九十年代的15—20:1，而今有的企業則經常使用A/S10—12:1的鋁礬土，甚至有的企業所用的鋁礬土中有時SiO2的含量竟然超過10%都沒有引起企業決策者的重視，如何從技術和經濟雙重困境中解脫出來，就更顯無力了；同時也隨著電力、煤碳、鐵屑、電極價格的上漲，其棕剛玉的冶煉成本也由九十年代末的不足千元猛增到近期的接近二千元。而A/S在10以下時，現有不少生產廠幾乎不僅冶煉成本無法維系，而且更無法生產出適用陶瓷固結磨具磨料用的棕剛玉塊。對于輔料鐵屑及無煙煤（焦碳）也必須有嚴格的質量標準和要求，否則，也無法生產出優質的棕剛玉產品。而棕剛玉冶煉用鑄鐵屑資源更為緊張，這一瓶頸性制約早已顯現無疑；無煙煤（焦碳）因其用量相對較少，與礬土和鑄鐵屑資源相比略顯緩和，但其供貨質量也在不斷下降。 二、棕剛玉冶煉原理及要點 冶煉是棕剛玉生產的重要工序，通過冶煉，控制適當的冶煉氣氛，使礬土與還原劑（無煙煤或焦粒）、澄清劑（鐵屑）在高溫狀態下進行氧化還原反應，除去雜質，并形成α—Al2O3，從而獲得符合質量要求的剛玉塊。 1、爐內主要化學反應： 按照爐料成分的熱力學分析，其冶煉爐內主要化學反應如下：
經過對除塵粉體成分分析，其中SiO2在40%左右，Al2O3在40%左右，K2O在10%左右，余下的是Fe2O3和碳粉等。 在冶煉過程中TiO2部分被還原，以單質Ti進入低Fe—Si合金中，余下的TiO2以部分有價成分進入剛玉塊中，而礬土雜質中有價MgO和雜質CaO基本保留其固有含量進入剛玉塊中 。 2、爐料配比（低硅礬土用經驗）計算： 式中: SiO2%、Fe2O3%、TiO2%分別表示原料中SiO2、Fe2O3、TiO2的百分含量，C%為無煙煤中固定碳的百分含量，Fe%為鐵屑中的鐵含量， K是鐵硅比，K（取值）4.5-6.5。 3、爐前調整： 在生產過程中，可根據用戶質量指標要求，適當控制冶煉還原程度，來實現質量的有效控制，但是，由于進廠礬土礦的批量和數量及取樣方法和冶煉操作方法等因素的影響，在實際生產過程中，有時需要通過沾棍來進行爐前判斷調整。 4、爐內還原控制：由于鋁礬土中Al2O3含量下降和SiO2含量的增高，在冶煉過程中就必須增加C的涉入量，使其爐內還原氣氛集聚加強，這雖然在加大C和Fe用量的情況下，可以把SiO2祛除，但是，由于過還原使得礦物中的TiO2等有價成分也被過還原，以金屬Ti的形式進入低硅鐵中，使之棕剛玉的質量和性能下降，應用領域受限。 三、高硅低鋁礬土生產棕剛玉工藝技術要點與控制方法 一）鋁礬土原料控制：原料是生產和質量控制的基本保證條件，生產優質棕剛玉必須有優質的鋁礬土、鐵屑、無煙煤（焦碳）原料做保證。 1、進料控制：在鋁礬土礦原料入廠前，必須依據技術條件或質量標準來對其品質進行嚴格控制，抓住源頭第一關，要加強管理，對每批進廠礬土及輔料要有質量記錄，以便合理配料和控制冶煉成本； 2、備料前預選：備料工序是將合格的鋁礬土、鐵屑、無煙煤（焦碳）按質
量和塊度要求進行準備，以便冶煉使用。在這個環節中，要有專人負責，必須嚴格控制入爐三大原料的質量。對礬土而言，首先要把混入的劣質不合格的雜質礦分揀出去，其次要區分粉料質量，對高含泥土的劣質粉料，必須過篩清除，這是重要的一個經濟技術保障環節； 3、爐料粒度控制：根據棕剛玉冶煉工藝規程的要求，入爐礬土粒度一般控制在30mm以下。 分期爐料配制入爐礬土粒度對冶煉過程的技術經濟指標有一定的影響。在實際冶煉過程中，前、中、后期的入爐礬土粒度要求是不一樣的，以前期投入混合料、中期顆粒料、后期細粒、精煉期粉料的工藝為最佳工藝。 二）冶煉工藝控制與實踐技巧：（固定爐、傾倒爐略有差異）：冶煉是剛玉生產主要工序，通過冶煉，使礬土與還原劑、澄清劑在高溫下進行氧化還原反應，除去雜質，并形成α—Al2O3，從而獲得符合質量要求的剛玉塊。對于高SiO2含量的礬土而言，從理論與實踐方面分析，無論是固定爐或傾倒爐其冶煉工藝不同與傳統的棕剛玉冶煉工藝。 1、起弧；起弧采用技術可行、經濟合理的碳素起弧棒，不加或盡可能的少加鐵屑，這樣既經濟又合理，起弧成本可節約50%左右； 2、分期配料：冶煉前期（第一批）投料在正常配料的基礎上少加或不加鐵屑，在中、后期再逐次配入所需的鐵屑，這樣可獲得更佳的技術經濟效果； 3、爐料控制：冶煉前期采用粗細料結合的入爐料制度，燜爐冶煉，使之減少爐內溫度損失；中期采用透氣性好的塊粒料，使期SiO、SiO2蒸汽能夠順利的從爐內逸出，從而保證爐況的穩定、節約鐵屑用量、提高冶煉速率；中期敞弧放氣后，后期加料要考慮適當的采用細一些的爐料，以保證爐料的快速熔化，減少熱損失，提高冶煉速率；精煉期采用優質礬土粉料或棕微粉，進行軟蓋保溫工藝，以確保質量、提高爐產量； 4、冶煉參數安排：在爐內熔池合理的情況下，從安全生產和提高單爐產量的角度考慮，冶煉前期（相對的）易采用高電壓低電流（固定爐更為合理），這樣有益于擴大爐內熔池面積，使之既安全又可提高產量，冶煉效果也會更好； 5、敞弧逸氣：對于高SiO2低Al2O3礬土冶煉而言，適當增加還原劑的配入量和敞弧逸氣的次數與時間，更有益于爐內SiO、SiO2蒸汽的順利逸出，這樣，既可祛除有害的雜質又可以節約鐵屑的配入量。 6、高硅剛玉：從技術經濟的角度考慮，生產SiO2在1.5%左右的高硅剛玉，該品質剛玉適用與固結磨具以外的低品質磨具和普通耐火材料，其市場也同樣有潛力。 三）碎選分級控制：碎選的任務是將已煉制好的棕剛玉爐砣，經冷卻后，將爐砣翻包砸碎，再依照工藝質量要求，對成品、副產品、乏料按標準進行分級、入庫。 1、常規分級：常規分級是按照行業慣例，大眾化普遍的分級方法，這種方法無須按爐砣部位和化學品位來分級，屬大眾化產品； 2、依據用途分級：經冷卻后的剛玉爐砣，由于其部位不同，相應的化學品質、物理性能、使用效果和用途也不同，依據品質和性能在碎選時分類、分級存放，最后供給不同的使用客戶。 四、生產與經營管理 在企業生產過程中，單一追求質量和成本的舉措都是不合理不可取的，其生產工藝技術也是因條件而變化的，凡事不可教條地抄襲。工業生產型企業合理組織生產必須遵循四個方面的要素，即《技術成熟、成本合理、生產組織順暢、產品有市場》，只有具備這四方面基本條件而又相互緊密兼容的企業，才能實現其 最佳的綜合效益。 1、生產管理控制：建立生產技術及質量控制體系，根據企業自身裝備特點、操作人員素質、原材料特性、生產方式、物料環境因素，在因素動態可變情況下，建立合理指導生產的動態可變的工藝技術管理制度，實現人為可變、可控的動態技術管理模式，克服無依據、抄襲式的生產組織習慣，使企業在生產技術基礎條件上得以保證。 2、經濟成本控制：過分的追求質量是不可取的，企業要依據市場用途和商家要求來生產自己的產品，要清晰地知道自己企業生產過程中的環節特點，建立最佳的環節目標成本控制，做到工序環節相依賴、相控制鏈狀型式的目標化成本管理。 3、生產組織：生產組織要在保證安全生產的情況下，力求在生產和管理方面做到簡單、合理，盡量減少不必要的、重復式的環節，實現工廠物流順暢，存放合理，清潔文明。 4、了解市場，設計產品：用其能人，對其市場進行細致的分析，根據自己產品特點，尋找到自己產品的適用領域；創造產品、創建市場、創新企業，為企業定好位，實現跨越式發展。
河南華冠環保科技有限公司在山西境內有大量的煅燒鋁礬土行業業績，塊狀煅燒和粉狀，細度有325、800、1000、1250目， 產量有50-500噸每天產能，可技術轉讓，可出售設備，產品。 河南華冠環保科技有限公司專業致力于資源再利用、高嶺土行業，生產的回轉窯運轉率可提高10%以上，產量提高5%～10%，能耗降低20%左右，產能達到50-500t/d，更加節能環保。如有需求，可直接咨詢18637113703(微信同號)，華冠環保科技公司為您竭誠服務，隨時歡迎前來參觀! 專業售后服務！
|
