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棕剛玉

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棕剛玉冶煉成本降低的方法

來源: 發布時間:2019/11/22 10:31:38 瀏覽次數:37
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大家都知道,棕剛玉被廣泛應用在工業上,但隨著能源緊缺,棕剛玉冶煉也受到影響,其中需要的問題是節能減排,那么如何降低棕剛玉冶煉成本呢?今天小編就帶大家來也了解一下。

棕剛玉是一種人造工業原料,廣泛應用于耐火材料工業、各種材質的固結磨具、涂附磨具或研磨膏等,在國家現代化建設中它又是一個不可缺少的行業,棕剛玉在我國起步較晚,是1951年由當時的沈陽蘇家屯砂輪廠研制成功,至今已經走過六十三年的里程,半個世紀以來我國的棕剛玉產業從無到有,從小到大。在上世紀八十年代之前,我國的棕剛玉生產,也只有中國第一砂輪廠、第二砂輪廠、第三砂輪廠、第四砂輪廠、第七砂輪廠等幾家大的國營企業在生產,當時的產量也不過十幾萬噸,自從我國改革開放以來,棕剛玉生產像雨后春筍般蓬勃發展起來,到目前為止,全國的棕剛玉生產能力已經突破300萬噸,成為世界上棕剛玉生產第一大國,但是棕剛玉的生產是非常消耗能源的,當今世界,節能減排不僅是國家政策所趨,也是降低成本、提倡低碳經濟所需,它關系能源、關乎環保,將永遠為人類所重視、所追求,所以今天我們就棕剛玉節能措施的研究展開論述:

在這里,主要闡述的是在棕剛玉傾倒煉爐生產中積累的一些認識和體會。作為這項產品多年的生產廠家,我們通過不斷的學習、摸索、改進、實踐,一步一個臺階,達到現在這樣一個比較理想的階段。

一、降低冶煉成本

棕剛玉傾倒爐在生產過程中大量消耗電能,是名副其實的電老虎,在如何降低耗電量這方面我們經過不斷實踐,主要從以下三方面進行改進:鋁礬土是生產棕剛玉的主要原材料,但它也是鋁工業、耐火材料工業和石油工業的主要原材料。隨著國家工業化進程的不斷提速以及鋁工業、耐火材料工業、石油工業的飛速發展,高品位的鋁礬土礦已蹤跡難覓,棕剛玉生產對鋁礬土礦的要求與鋁工業、耐火材料工業不同,后者要求鋁礬土礦的品位較低。

我國的棕剛玉生產起初都是用固定爐進行生產的,上世紀七十年代出現了傾倒爐生產工藝,目前我國棕剛玉生產使用固定爐和傾倒爐的比例大約為3:4。不論是固定爐也好或是傾倒爐生產也罷,其生產工藝基本相似,都是以鋁礬土為主要原材料,再配以其它輔助材料在礦熱爐中經高溫熔化,經一系列的物理化學反應而制得的,是一種能耗比較高的產品,其能耗費用在生產成本中約占2/5-1/2,因此鋁礬土品質的好壞決定了能耗的高低。上世紀八十年代之前,生產棕剛玉所用的鋁礬土其Al?O?含量均為80%左右,鋁硅比為20:1,用這種高品鋁礬土生產棕剛玉時,固定爐的單位耗電為2600KWh左右,傾倒爐單位耗電為2500KWh左右。鋁礬土中的Al?O?含量與單位耗電的關系如圖

目前在我國境內Al?O?含量達到85%的鋁礬土礦奇缺,或者說已經枯竭?,F在生產棕剛玉所用的鋁礬土其Al?O?的含量多在70%-80%之間,SiO?含量在5%-15%之間。鋁礬土中SiO?含量的高低對單位耗電的影響顯著,有資料表明,SiO?在鋁礬土中的含量每增加2%時其單位耗電可增加8%-16%,為此目前各棕剛玉生產企業單位耗電都居高不下,固定爐單位耗電達到2800KWh左右,傾倒爐單位耗電達到2700KWh左右,有些甚至更高,加之電力和原材料價格不斷上漲,使生產成本長期在高位運行,企業生產成本壓力很大,同時也給節能減排帶來了巨大的困難。

目前用于生產棕剛玉所用的鋁礬土其Al?O?的含量為70%-75%左右的礦居多,用鋁礬土礦去冶煉棕剛玉時單位耗電已在3000KWh以上,按當前的電價計算能耗費用要占生產成本的2/5以上,生產企業已基本上無利可圖,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,因此嚴格控制原材料入廠標準,不僅是降低生產能耗的要求更是企業生存的需要。

二、嚴格控制原材料入廠標準

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,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)按質量和粒度要求進行準備,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。

三、改

1、縮短短網的長度

縮短短網的具體措施有以下幾個:電爐變壓器要在滿足安全距離和操作間距的情況下盡量靠近爐體,在變壓器下加支持底座,使各段短網處于同一水平面上,變壓器低壓出線的中部位置與短網的水平面相等,這樣就省略了從變壓器出線至短網水平面這一段。

此外,短網還要有可撓部分,用以達到電極升、降的要求,為了滿足傾倒爐生產要求,在變壓器外墻與電極橫臂間采用撓性水冷電纜(或軟銅帶)。水冷電纜(或軟銅帶)的長度應考慮電極的升降高度,以及在保證其曲率半徑及扭曲的情況下盡可能縮短,以減少短網導體電阻。

2、減少接觸電阻

為了減少短網電阻,短網各部分連接方式應盡量采用焊接,或減少接頭或增大接觸面積,并有足夠的接觸壓力,以減少短網各部分的接觸電阻。傾倒爐短網的接頭較多,而通過短網的電流很大。連接不良,就會使接觸電阻增大,不但會增大短網的功率損耗,而且還可能燒毀接頭。因此應盡量減少接頭,對不拆卸的接頭應采用焊接的方法或增大接面積,接觸面應保持清潔平整,使之有足夠的壓力。

近年來,隨著電極接觸導電膏的問世,在接頭處涂抹導電膏又成為降低接觸電阻的新方法。導電膏是一種含導電填料和膠黏劑的具有流動性的糊狀導電涂料,使用導電膏不僅可以降低接頭的接觸電阻值,而且還可以降低溫升,據相關資料介紹,使用導電膏后,可使夾頭的電阻值下降25%--75%,溫升下降25%--75%。

3、減少附加電阻

附加電阻的產生與短網附件的鐵磁構件在電磁感應作用下產生的渦流和磁滯損耗有關。這些構件的損失約占電阻損失的15%--20%。降低附加電阻的辦法是在短網周圍盡量避免使用磁性材料;鋼質物體應離短網遠些;在閉合的鋼性物體中建立空氣隙和加絕緣墊。

由于變壓器低壓出線端的電流很大,因此用來固定變壓器出線的變壓器箱體材料均采用非導磁材料;由于大電流在鐵質構件類構件中產生的渦流損耗是非常大的,該損耗很難計算,因此短網附件盡可能不布置鐵質構件,所有的短網夾件、吊件、固定構件均使用非導磁材料,如鋁、銅、耐火磚等;由于棕剛玉冶煉傾倒爐一般均有爐罩,

而電極又必須穿過爐罩,為了減少渦流損耗,將電極穿過的周圍爐罩部分用不銹鋼制作;減少電極與電極卡子之間的接觸電阻,采用壓縮空氣操動氣缸,使電極卡子與電極接觸處有較大的接觸壓力值。

此外,盡量使三相負荷平衡,使三相短網長度的差距縮小,以此來減少短網的附加電阻。

4、降低短網溫度

短網電阻隨著溫度升高會增大,使短網的功率損耗增加。如在10KA運行下的短網,溫度每升高1攝氏度,每米母線約增加3-6W損失,因此需要降低短網的溫度,減少電能損耗,在采用水冷短網的基礎上,將原來位于爐罩正上方的撓性電纜部分移至傾倒爐側面,通過此方法來進一步降低短網溫度。

為了避免因變壓器靠近傾倒爐而引起輻射熱增加,在傾倒爐爐體上增設循環水對傾倒爐進行冷卻。

5、改進電極把持器

由于原卡頭通有冷卻水部分和無水冷部分是一個整體,無水冷部分和把持臂部分用大螺栓固定,通過中間的絕緣云母片產生絕緣的作用,二者連接在一起,更換損壞的卡頭時不得不來回松動用來絕緣的云母片螺絲,由于云母片比較脆,這樣頻繁的更換極易造成云母片被擰透,導致冶煉過程中卡頭漏電打火的惡性循環。

現將通有冷卻水部分和無水冷部分分離,每次更換只需換掉水冷部分,無水冷部分仍和電極把持臂連接,不需要拆掉,克服了打弧和漏水現象,提高了絕緣性能。

設計氣動壓緊式自動松緊裝置,代替人工壓緊螺栓松緊裝置,利用杠桿壓緊力量,鎖緊電極,空氣壓縮機壓氣缸,傳動桿動作,壓縮彈簧,放松壓緊環,電極下移,當下移一定高度,氣壓傳動桿回到原位置,彈簧動作、電極鎖緊。

設計的氣動壓緊式自動松緊裝置,冶煉時,在整個傳動作業過程中電極下移,不需停電,不需間斷冶煉,爐溫保持不變。該裝置具有結構簡單,傳動平穩,操作方便,安全可靠,省時節電,并改善了工人工作條件的優點。

改進后裝置不易變形,工作可靠,特別是電極夾緊裝置改進后,電極把持器夾緊力大,增大其接觸壓力,提高了電極導電能力,在冶煉過程中電極基本上沒有滑落現象。事故率減少95%以上。改造后卡頭結構簡單,體積小,維修方便,大大地提高了電極卡頭及銅帶的壽命。

6、改進循環水冷卻方式

棕剛玉冶煉冷卻水由原來的噴淋式改為全密閉式,設備使用全密閉方式對水冷蓋、爐體和電氣設備進行循環冷卻,水量損失僅僅來源于循環水在換熱過程中的能量損失,能較好的減少對水資源的浪費,改進循環水冷卻方式就是在盡量節約水資源的前提下,合理利用現有資源對棕剛玉冶煉設備進行更好的冷卻。有效的提高冶煉設備的換熱效果,防止冶煉設備或電氣設備因過熱造成的損壞,減少熱停爐現象,避免因事故造成的冶煉過程中斷,延長了循環設備的使用壽命和維護周期,確保冶煉設備的降溫效果。

改造后傾倒爐平均電耗得到了明顯下降。

四、改進冶煉工藝

半個世紀以來,棕剛玉生產仍沿用傳統的工藝從未改變。隨著時代的變遷,礦產資源銳減,礦產品的質量不斷下降,原材料和能源價格的不斷提升,節能減排任務日趨繁重,棕剛玉生產已經四面楚歌,如果在技術上沒有新的突破,可以預測十年之后生產棕剛玉的單位能耗及生產成本均會出現驚人的大幅上升,一部分棕剛玉生產企業也會因此而被迫關停。按照目前市場價格為不變價進行測算,屆時棕剛玉的生產成本將會在4500-5000元之間,節能減排將成為不可逾越的難題,鑒于以上各種因素,未來的棕剛玉生產和發展必須在科學發展觀的指導下盡快轉變生產發展方式,走技術創新之路。

棕剛玉的冶煉工藝過程分為起弧、熔煉、控制、精煉四個階段。

起弧是棕剛玉冶煉的前提,為使三相電極之間電流相同,要擺放起弧焦。起弧焦擺放時,先加少量礬土,平整爐底,電極稍離爐底。用鐵屑與碳?;旌弦砸欢ㄐ螤钿佋O在爐池中心,三根電極下部多鋪設起弧焦,使三項電極互相成通路。起弧焦擺放方法有三種:星形擺放法、實心三角形擺放法和空心三角形擺放法。經過實踐對比選擇星形擺放法,其優點是起弧焦用量少,爐內增碳少,起弧快,熱量集中在爐池中心。

擺放好起弧焦后進行送電起弧,落下三項電極至起弧焦上時,看到弧光和聽到電弧聲時,說明已經起弧。待電流升至正常負荷的20%50%時,在電極外側和弧光區加少量爐料壓住弧光。待電流上升到80%負荷時,正常加料、進入熔煉階段。

熔煉占全部冶煉時間的80%以上,能有效把握棕剛玉冶煉的熔煉階段是十分重要。在熔煉階段,要使爐料熔化成液態,雜質還原,生成鐵合金并與剛玉溶液分離。在熔煉過程中,要不斷的用粘棍對熔液質量檢查做出必要的爐前調整,還要防止各種“反?,F象”的發生。根據熔煉程度料層會緩慢下落,保證爐內熔液充足在熔煉過程中要進行投料,投料以加滿電爐使熔煉期終了為主要目標。新工藝改進主要是更進一步掌控熔煉階段這一重要環節,熔煉階段是關系著冶煉生產安全、能源消耗、冶煉單位時間利用、煙塵排放和工人勞動強度的重要環節。

所謂“控制”就是在一定時期內,停止加料,讓爐內的料盡量熔融和還原,并使熔化面積向外擴大,爐況“控制”的好,溶液緩慢上升,整個料面均勻下沉,料下得多,熔化的快。在控制期內盡量把熱量用到擴大熔化面積上。待結束后在投入爐邊預熱料繼續熔煉??刂破趦葼t料并未完全熔融,避免溶液溫度降低會讓爐料緩慢進入熔液,弧光暴露在外,爐內熱損失大,電能損耗過大。

精煉的目的是把雜質充分還原,鐵合金較好的沉淀聚集,爐內氣體暢通排出,同時進一步提高熔液溫度和擴大熔化面積。電爐轉入精煉時要停止加料,采用低電壓,使投入的爐料盡量熔化。精煉充分的特征是:爐內料層很薄,電極周圍的爐料和熔液緊緊相貼,液面十分穩定;三相電極電流表指針穩定。電極根逸出氣體不多,電弧聲一致不間斷。精煉期如果控制不好會過分的增加電能的消耗。精煉的好壞直接影響剛玉的質量和產量。

在長期的實踐過程中,我們對冶煉工藝不斷進行改進,摸索出一套適合生產現狀的冶煉新方法,傾倒爐冶煉新工藝的采用,結合了自身條件,在冶煉過程中調整碳量的配比,彌補因化驗的誤差、配方的不準導致的爐況不穩定。增加補料次數,將暴露在外的弧光掩埋,提高對電弧熱能的利用。降低料面高度,增大爐殼上部到水冷蓋下部空間,增加爐內空間,保證煙塵很好的捕集,降低煙塵的排放。采用薄料面運行,使還原反應產生的氣體均勻排出,降低爐內氣體壓力,避免噴爐現象的發生。通過比較敞弧法和埋弧法的優缺點,結合我們生產中的實際運用,棕剛玉冶煉新工藝采用半敞半埋的方式,新工藝控制原料的投入量,降低了料面高度,跟傳統傾倒爐冶煉工藝相比料面高度降低40cm,增加了爐內空間。降低了煙塵在爐內的密度,有效的對排放出來的煙塵進行處理,使得煙塵不外逸在操作區內,相比傳統傾倒爐冶煉工藝的環保效果更加明顯,讓工人避免接觸到排放出的煙塵,比傳統冶煉工藝更加能保障工人的健康。

從實際生產數據可以看出傾倒爐冶煉工藝能有效的提高產量,降低電耗,保證經濟效益的穩步增長。

總結

節能關乎企業的發展和生命,通過不斷改革創新,增加企業的競爭力、生命力,創造良好的經濟效益和社會效益畢竟是企業所追求的。

隨著近幾年國家經濟高速發展,棕剛玉廠家創新能力不斷加強,相信不久的將來會成為中國磨料磨具大類中占比極大的產品種類,同時由于棕剛玉在研磨工業鏈后期的獨特優勢,極大的推動了棕剛玉拋光中的應用。只有不斷的技術創新,走節能減排的道路,才是棕剛玉廠家今后發展的必經之路。



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棕剛玉冶煉

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