[其他]降低硅铁冶炼能耗的新工艺

说明书

本发明属于铁合金冶炼工艺

目前硅铁主要在电热炉中生产，其能耗比较高，如75%Si的硅铁，电耗一般在8000～9000度/吨。为了降低硅铁生产的能耗，各国研究了不同的技术方法，如采用半封闭式或封闭式电热炉，改进操作，改进原料配比，选择适当的原料或还原剂，采用各种加入剂，利用余热等，均能在不同程度上收到节能的效果。

本发明基于氯化钙能降低二氧化硅熔点和提高二氧化硅活度的原理，进行了氯化钙-二氧化硅熔体的还原试验，发现氯化钙对二氧化硅的还原具有促进作用。并将此结果用于硅铁冶炼，即在硅铁生产的原料配比中加入适量的氯化钙，从而达到节能的效果。试验是在石墨坩埚中进行的。试验热源是高频感应炉，试验温度为1650℃。碳饱和铁液和二氧化硅-氯化钙熔渣在1650℃温度下，相互作用20分钟后，由于金属与不同比例的二氧化硅-氯化钙系统熔体作用，使金属重量发生了变化，如附图1所示。由图看出，由于加入氯化钙，使二氧化硅还原量比不加时增多，即金属硅回收量增加。在同样的热力学条件下，能使金属硅回收量增加，则回收单位重量金属硅的耗能量下降。另外还试验了氯化钙不同比例的熔渣，在不同温度下与铁液的作用，得出了硅从渣中还原进入铁液中的速率，经换算后的结果如附图2所示。图中R是硅进入铁液中的速率（单位是g/cm²h）。从试验结果看出，温度为1550℃时，加入少量氯化钙的二氧化硅已呈开始熔化状态，即把二氧化硅的熔点降低了150℃左右。降低反应物的熔点使得反应加速，这是导致生产节能的因素之一。同时还表明，二氧化硅-氯化钙系统中的活度对拉乌尔定律呈正偏差，这对降低反应所需温度也是有利的。

本发明利用氯化钙对二氧化硅与铁液的反应的促进作用，将氯化钙用于硅铁生产，即把氯化钙加入硅铁冶炼的配料，与二氧化硅、钢屑、焦炭等炉料混合在一起，待混合均匀后，一起装入电热炉中，按一般冶炼规程进行操作。加入氯化钙的量为二氧化硅量的≤20%，即氯化钙∶二氧化硅≤1∶5，按此方法冶炼硅铁，效果显著，平均电耗降低，产量增加，低铝产品比例上升，同时，氯化钙是一种工业废料，又发挥了利废的作用。

实施例利用氯化钙冶炼75%Si的硅铁

在工业电热炉上冶炼75%Si的硅铁，炉子的变压器容量为1800KW。在一般冶炼配料的基础上，向料中配入硅石量的1%的氯化钙，配料混合均匀后，再加入炉中，仍按常规冶炼规程进行操作。为了比较，在同一电热炉和同样条件下还冶炼了不加氯化钙的比较炉次。原料配比和平均耗能量如表1。

表1原料配比（公斤）及耗能量

加入氯化钙，在生产过程中，炉料松散，透气性均匀，料面火焰分布均匀，火焰长，电极插入深，坩埚区扩大，反应区宽，反应开始区上移，炉料消耗快，下沉均匀，残渣量少。合金含硅量稳定，含铝量稍有下降。产品成分如表2，产品质量符合技术标准。平均耗电量降低2.7%，炉产量增加2.9%，低铝（Al＜20%）产品占37.4%，而比较炉次中则都是高铝（即Al为2.0～2.5%）产品。

表2产品成分（%）

从实例可知，在生产硅铁的配料中加入适当的氯化钙，既能节省电耗，又能增加产量。

附图说明

附图1是铁-渣反应过程中金属重量的变化曲线，横坐标为CaCl₂和SiO₂的相对含量（重量百分比）;纵坐标代表金属重量的相对变化量ΔW（%）;试验温度为1650℃，时间20分钟。

附图2是传硅率与反应温度的关系。横坐标代表试验温度，从1550至1700℃，纵坐标R代表硅进入铁液中的速率，单位是克/厘米²·小时。图中曲线1、2、3、4代表含不同CaCl₂和SiO₂的试样，其中1含90%SiO₂+10%CaCl₂;2含100%SiO₂;3含65%SiO₂+35%CaCl₂;4含65%SiO₂+35%CaO。