当代大容量镍铁冶炼工厂的设计.doc

当代大容量镍铁冶炼工厂的设计 R. Degel, J. Kempken, J. Kunze and R. Konig SMS Demag, Eduard Schloemann 4, Düsseldorf, Germany E-mail: rolf.degel@, jens.kempken@. juergen.kunze@, roland.konig@ 摘 要 镍铁生产工艺中大功率埋弧电炉占据主导地位，经常将冶炼厂设计成双线流程。为了发挥出更大的效率，对于矿物、还原剂和综合规划在工厂整体设计中寻求较好的相关性是非常重要的。本文将就镍铁产品的一般性质，针对大容量镍铁冶炼厂的设计原则，通过一些创新实例和关于镍铁的研究方案进行详细综述。 1 历史、应用和趋势 埋弧电炉（SAF）技术应用的100年中，值得注意的成果是西马克德马格技术有限公司（SMS DEMAG），而回过头看，在冶炼技术发展的过程中SMS DEMAG扮演了重要的角色，也足以让我们感到自豪。 表1 主要使用埋弧电炉的工业 使用工业 合金/产品 钢铁工业（主要应用） 镍铁、硅铁、铬铁、锰铁及硅锰合金等 钢铁工业（附加应用） 钨铁、钽铁、铌铁、硅钙合金、钒铁等 有色金属工业 铜、铅、锑/铋、锌、镍/铜锍、铂等 耐火材料行业 刚玉、莫来石、电熔镁、电熔氧化物、矿渣棉等 化学电子工业 碳化钙、钛渣、磷、结晶硅等 在上世纪，埋弧电炉产生了除冶金行业之外的令人惊讶的多种熔炼单位，迄今为止在超过20个不同的工业领域中得到应用，其中包括了铁合金、冶铁业、结晶硅行业、铜、铅、锌、耐火材料、钛氧化物制取、碳化钙、制磷和材料回收等行业门类。SMS DEMAG公司研制发展这项技术超过了100年，已经向各个应用领域设计了700座电炉及其电炉零部件，不断地向各方面的用户提供着服务。这样的发展历程使我们在大型电炉的研制和设计中积累了更多的经验。 2 在镍铁冶炼矩形电炉中的经验 截止目前，SMS DEMAG公司在世界各地提供的大规模镍铁冶炼电炉是最多的，这些电炉分布在委内瑞拉、新喀里多尼亚、希腊和马其顿。在之前的40年中，我们向各地提供了40座电炉，参考记录证明了我们在大型矩形电炉这里领域中的出众的市场地位。 图1 大规模矩形电炉所处的位置 作为最成熟技术的代表，应当提到位于新喀里多尼亚的镍铁生产用电炉，该用户已经宣布了自己的意图，就是购买第二台与99MVA相同功率的电炉。 我们已经提供的世界最大的电炉在巴西的Onca Puma，是CVRD公司的分支机构。这是两座120MVA的电炉，设计的年平均生产能力是60000t镍。新建的工厂不仅仅包含了当前最有效的科学技术，也要从逻辑角度考虑，灵活运用已经被证明的设计解决方案，从而保证顺畅操作，这座工厂预计在2008年投入使用。 3 镍铁生产的普遍趋势和工业需求 镍铁生产的主要方式是通过埋弧电炉进行活法冶炼，而镍的湿法生产是使用高压酸浸工艺来完成的，到目前为止还没有资料显示符合经济性和获得技术津贴的湿法项目。 由于埋弧电炉的强大竞争力，使得其作为大功率冶炼单元的先进设备，赢得了在铁合金行业中的主要位置。之前的十年中，众多的进步更加证明了大规模镍铁电炉操作上的高效性和安全性。 因为新兴的需求使得侧墙冷却和交流半导体控制的概念得以发展，这些容许了更加良好的操作控制、较高的更加高效的功率输入并减少了电炉的机械应力。 侧墙冷却和交流半导体控制系统在新近安装完成的新喀里多尼亚的Eramet应用中是非常成功的，它是世界大规模镍铁冶炼厂最有效的代表。更多的细节将在后文中提及。 另外的趋势是在设计中完成最大限度的可能容量，造成这一趋势的原因是： ·更高的能源效率 ·更加安全和清洁的工作条件 ·更少的备件和减少关键零件的磨损 ·减少维护以便达到更高的工厂工作效率（＞98%） ·减少人工 ·获得更低的生产和投资消耗 ·获得高标准的环境 ·在较低的投资前提下提高除尘效率 就高的能源效率而论，可以依赖于容量开发的基础上将炉体设计成圆形或矩形。 SMS DEMAG公司能够承接60～70MW以上载荷的电炉，从技术、经济性和操作上看，矩形电炉是最佳的解决方案。 说到矩形电炉将会提到工艺种类，例如铜冶炼中的熔渣清理，10MW这种较小的矩形埋弧电炉是最好的解决方案。SMS DEMAG公司向市场上引进了新一代三根电极的矩形电炉。 4 大规模镍铁冶炼厂的设计原则 镍铁冶炼厂的组成部分是： ·焙砂运输系统 ·熔渣和金属放出部件 ·尾气排放系统 ·精炼车间 ·金属粒化车间 每一个装置的能力都是经过计算后，按照工艺系统煅烧矿年平均用量这一原则，符合质量和能量平衡