硅锰合金矿热炉原料系统介绍

硅锰合金矿热炉原料系统介绍

龚俊, 李波

四川省冶金设计研究院 四川成都  610041

内容摘要：硅锰合金炉的原料按各自的配比进行自动称量、计量、配料并输送进矿热炉，配料室的配比计算。

关键词：硅锰矿热炉、锰矿、烧结锰矿、焦炭、皮带输送机、称量斗，减量计量。

硅锰合金生产原料的质量在很大程度上决定着工艺过程的技术经济指标好坏，原料的各项指标稳定，特别是化学成份和粒度组成的稳定，是保证冶炼制度稳定顺行的重要条件，可以使原料以及电力资源得以有效利用。

传统硅锰合金矿热炉因规模小，原料需要量少，原料回厂后堆放到简易棚内，用铲车造堆堆料及大致铲车配比后输送进矿热炉中进行冶炼，自动化程度不高，随着硅锰合金矿热炉规模的扩大，产品质量要求的提高，对原料的堆存及配比要求越来越严，环保和自动化程度也越来越高。特别对进矿热炉原料的化学成份和粒度组成的稳定配比要求越来越严格，为了保证矿热炉冶炼出合格的高精度产品，进矿热炉的每炉料都要求比较严格的配比，比如硅锰合金矿热炉，要求从配料站配料的每批料不超过200kg，误差不超过2kg。

某公司建设8台铁合金矿热炉工程，建成后实际生产48.7万吨锰系合金，其中锰硅合金40.2万吨，高碳锰铁8.5万吨；配套1台65m2锰矿焙烧机、给排水系统、供配电系统、通风除尘系统以及余热发电系统、空压站等公辅设施。

硅锰合金矿热炉的原料系统设计范围是从外购锰矿(块矿)、锰矿粉、焦炭等原料进厂卸车开始至铁合金电炉顶层环形加料车为止；包括锰矿卸车堆场、锰矿筛分破碎室、锰矿烘干系统、锰矿粉矿棚（含焙烧用熔剂和燃料）、成品块矿棚（含矿热炉用白云石、硅石）、焦炭干燥棚、焦炭烘干系统、成品焦炭棚、配料室、转运站及皮带机等。

硅锰矿热炉所需主要原料有锰矿(块矿)、富锰渣、焦炭、烧结锰矿、硅石及白云石。

锰矿（块矿）主要购自海外南非锰矿，部分来自国内采购，入炉粒度10~80mm，并进行烘干。

富锰渣外购，经破碎筛分后入炉粒度10~80mm。

焦炭国内就近采购。入炉粒度15～30mm，根据工艺要求入炉焦炭含水量要尽可能低一些，需进行烘干。

65m2锰矿焙烧机所需锰矿粉主要为进口锰矿筛下粉矿及部分在国内购锰矿粉，粒度0-10mm。

硅石及白云石国内就近采购，入炉粒度10~80mm。

硅锰矿热炉原料工艺流程如下图：

图2-1  原料系统工艺流程图

流程简述：

外购锰矿由卸车平台卸料至锰矿卸料棚堆场按品种进行堆存，卸料平台与堆场有10米高差，卸料时充分利用地形高差卸料来多堆存锰矿。锰矿由抓斗抓至上料斗内，通过其下设的胶带机送到锰矿筛分破碎室，锰矿被转运至筛分破碎室进行筛分。筛下粉料由胶带机转运至焙烧配料室。筛上块矿进入破碎机破碎、破碎后的锰矿连同筛中锰矿由胶带机转运至干燥窑进行烘干，烘干后的锰矿再次进行筛分，筛下小于10mm的锰矿送至焙烧配料室供焙烧机使用，筛上大于10mm的锰矿可以堆存至成品锰矿棚，也可以直接送至配料室进行贮存、配料。

成品锰矿棚内还贮存石灰石、白云石、硅石等辅料，成品锰矿棚内成品锰矿及辅料用铲车上料到上料斗，经胶带机直接送至配料室进行贮存、配料。

外购焦炭由汽车卸料至焦炭干燥棚进行堆存并进行自然干燥，降低焦炭的含水量。焦炭经铲车转运至上料斗后再经其下的胶带机转运至焦炭烘干系统进行烘干，烘干后的焦炭直接进行筛分，筛下小于15mm粉料由胶带机转运至焙烧燃料破碎室供焙烧机使用，筛上大于15mm焦炭可以堆存至成品焦炭棚，也可以直接送配料室进行贮存、配料。

外购富锰渣由汽车卸料至富锰渣棚进行堆存，用铲车上料经破碎、筛分后筛下小于10mm的锰矿经汽车送至锰矿粉矿棚堆存，筛上大于10mm的锰矿直接送至配料室进行贮存、配料。

外购锰矿粉矿由汽车运送堆存至锰矿粉矿棚，棚内还贮存供焙烧机使用的锰矿粉(锰矿块矿筛分后的筛下粉矿)和除尘灰及焦炭(含焦炭筛下粉)等。锰矿棚内设有锰矿粉上料斗和焙烧燃料上料斗，合格粒度物料由铲车上料，再经料斗下的胶带机后转运至焙烧配料室或者焙烧燃料破碎室(燃料破碎后进配料室燃料仓)，配料室各仓经仓下计量配料后进入一混料室进行加湿混料、然后进入二混进行制粒，制粒后再进65m2锰矿焙烧机进行焙烧，成品烧结锰矿经冷却后进行筛分，筛下0～5mm作返矿送锰矿粉矿棚，部分5～18mm为铺底料返回焙烧机，其余5～150mm为成品可以堆存至成品烧结锰矿棚，也可以直接送配料室进行贮存、配料。

矿热炉配料室按8座矿热炉的生产需求来进行配料室的配套设计。每2座矿热炉对应1排配料室，共设4排配料室，每排配料室设13个料仓，分别设白云石料仓1个，硅石料仓1个，焦炭料仓5个，焙烧锰矿料仓2个，锰矿块矿料仓3个,富锰渣1个。配料室每个料仓内设置仓面指示器，以计算装满高度，每个料仓设置电液动插板阀和定量给料机及1m3称量料斗，计量采用减量称量，经称量斗计量后配料的批料精度高，单种物料计量误差可控制在

2kg内，配料上料均采两条输送线，平时两条线都可使用，在一条出故障时，还有一条线可保障物料输送。给料、称量、配料三者之间采用全自动控制，生产人员只需要输入配比参数，配料时自动下料，称量后配料并输送进矿热炉，自动化程度高。

配料室下各仓配料应根据矿热炉每天出炉数对应配料上料，硅锰矿热炉计划每天出6次炉，每次出炉时间按0.5h计，每次间隔4h，每次由配料站称量好的物料加料时间有3.5h，经计算每2座矿热炉需要配好料48.5t/h，按50t/h计；冶炼单耗：锰系原料2.23t/t硅锰合金，焦炭0.55 t/t硅锰合金，硅石0.2 t/t硅锰合金，白云石0.05 t/t硅锰合金；每次配料循环时间约在3-5分钟，每小时可配12-20批料，按12批料计，每批量4.16t，需要锰系矿(锰矿仓，烧结锰矿仓，富锰渣仓)2-3个仓下料(3.06t)至称量斗配料下料，焦炭2个仓下料(0.756t)至称量斗称量配料下料，白云石(0.275t)及硅石(0.0687t)均为1个仓下料至称量斗称量配料下料即满足2台矿热炉用量。

当矿热炉需要的配料时间由3.5h因故障或检修压缩至1.5小时，此时每2座矿热炉需要配好料117t/h，按120t/h计，配料批数按15批料计，每批量8t，需要锰系矿(锰矿仓，烧结锰矿仓，富锰渣仓)3-6个仓下料(5.9t)至称量斗配料下料，焦炭3个仓下料(1.455t)至称量斗称量配料下料，白云石(0.529t)及硅石(0.1323t)均为1个仓下料至称量斗称量配料下料即满足2台矿热炉用量。

本项目2019年全部建成投产，并于2021年取得全厂竣工合格证，目前硅锰合金炉运行稳定，技术经济指标好，效果显著。

参考文献：[1].钢铁企业原料准备设计手册：铁合金原料准备车间工艺设计 北京冶金出版社（1997）：104-106

[2] 铁合金生产实用技术手册: 配料，上料及炉顶布料设备 冶金工业出版社 (1998):703-707

[3]工业硅生产实用技术手册：配料计算 冶金工业出版社  (2020):59-60

[4]DTII(A)型带式输送机设计手册:整机计算 北京冶金工业出版社  (2003):12-16