增碳脱硫技术的应用与改进对策研究

发表时间:2020/12/8   来源:《科学与技术》2020年28卷21期   作者:李金帅
[导读] 本文主要从生产实践中实施增碳脱硫技术的重要性和必要性,首先介绍了磷生铁中硫的来源及危害,接着通过对磷生铁中碳、硫成分的分析化验
        李金帅
        (陕西有色榆林新材料集团阳极分公司,陕西榆林)
        摘要:本文主要从生产实践中实施增碳脱硫技术的重要性和必要性,首先介绍了磷生铁中硫的来源及危害,接着通过对磷生铁中碳、硫成分的分析化验,得出了切实、有效、科学的增碳脱硫工作,实现了优化磷生铁配比,降低组装阳极的铁碳压降的目的,为铝电解低电压有序、高效生产奠定了有力基础。
        关键词:磷生铁;增碳;脱硫;铁碳压降
前言:
        我公司是年产35万吨预焙阳极,其中配套两个组装车间。组装工序是我公司预焙阳极生产中最后一道工序车间。在实际应用中,阳极组装是将导杆、钢爪组架和预焙阳极炭块通过配方符合标准的铁水浇铸为一体的工艺过程。磷生铁成分的控制,尤其是炭、硫成分的控制,对于降低阳极铁、炭压降及整个电解铝生产成本的节约具有非常重要的意义。同时,也能够提高企业的生产效率、增强企业的创新能力,实现综合效益的全面提升。
一、磷生铁中硫的来源及危害
        1、磷生铁中硫的来源
        预焙阳极炭块是以石油焦为骨料、煤沥青为粘结剂混捏成型的生阳极炭块,经过焙烧具有稳定的几何形状。由于石油焦内含有硫元素,钢爪与碳块经过铁水浇铸后,炭块内硫元素会浸润到铁环内,所以铁环在电解的循环使用中,硫含量不断升高(每个循环周期升高约5%-10%),碳含量逐渐下降(每个循环周期降低约5%-10%)。
        2、磷生铁中硫的危害
        碳是促进石墨化的元素,对磷生铁中石墨形状、大小有很大影响。硫是阻碍石墨化的元素,属于有害物质,通常情况下,硫基本不溶于铁,而是以FeS形式存在。FeS会凝固铸铁发生热脆现象。含硫量过多,则会引起铁水发粘,降低铁水流动性,恶化浇铸性能。因此,在实际生产过程中需提高碳的含量和降低硫的含量,同时硫还会对人体健康有损害。
二、增碳脱硫的背景
        1、2012年6月组装车间投产以来,我车间通过配比添加硅铁、锰铁、磷铁和补充磷生铁,由于磷铁环在电解的循环使用中,碳含量逐渐下降,硫含量不断升高,到2017年12月铁水硫含量上升至0.8%,碳含量下降至2.0%,铁水的流动性差。与标准值偏差过大导致磷铁环使用性能下降,以下为铁水五大元素失衡后与标准值的对比表:


        2、经过考察同行业内关于优化铁水配方技术,根据其他企业内实验结果,生产实际使用中,标准值配方铁水流动性良好,浇铸外观平整光滑,铁环正常压脱率100%,与碳块接触紧密。
三、增碳脱硫的具体措施
        综上所述,开展增碳脱硫具有重要的现实意义。以下,我车间结合生产实践经验和具体的实验,得出以下几个方面的增碳脱硫措施,以下措施具有较强的实用性和稳定性。
        1、2018年我车间内部进行大量增碳脱硫实验,依据磷生铁配料计算公式:应加入量={铁水总重量*{(磷生铁行标-实测值)/应加元素内实际含量}计算出的结果,以此优化铁水配方,按次序分次添加配铁进行增碳脱硫。
        2、2018年初开始通过大量实验,选购符合我公司使用的增碳剂,依据上述计算公式得出依据,进行增碳。在实际操作中,将增碳剂的用量分为两份,分别加入中频炉的底层和顶层,采用分层加法这一方法,能极大的提高磷生铁对碳的吸收,效果较好。
        3、浇包加碱。纯碱在高温中发生分解反应,分解产物氧化钠能与铁水中的硫化铁反应,生成不溶于铁水的硫化钠 ,硫化钠比重较小,可漂浮于铁液表面,浇铸前在浇包底部添加工业纯碱,使铁水与纯碱冲刷反应,并对包内铁水进行搅拌,把产生的硫化钠同浮渣一起打捞出去,起到脱硫作用。在合理使用纯碱脱硫的过程中,必须配合使用除渣剂,如果脱硫后除渣控制处理的不好,杂质和硫化物这两种物质,就仍会留在铁水中,导致电阻增大,进而影响脱硫效果。
        4、控制铁水温度。出铁温度(1400±50℃),浇铸温度(1350±50℃),保证增碳脱硫化学反应在高温条件下充分进行。
四、增碳脱硫的效果
        1、通过实践分析表明,自2018年开始5个月调整铁水五大元素含量明显优化,增碳脱硫具体工作的实施效果显著,如见下表:

        由表可见增碳脱硫效果明显,C含量明显提高1.08%达到标准值,S含量下降0.4效果明显, Mn含量提高0.16%,P,Si含量在标准值范围内。
        2、增碳脱硫实施后的铁水流动性提高,浇铸性能佳,浇铸单班产能增大,提高生产效率,有效降低了浇铸人员的劳动强度。同时也在一定程度上解放的生产劳动力,实现了人力资源配置最优化,激发了一线浇铸人员工作的积极性和主动性。
        3、降低铁环压脱机备件更换周期。从电解返回组装的残极,其钢爪上的磷铁环具备容易破碎的性能,降低铁环压脱机刃口的更换频次,同时也大大减轻了检修人员的劳动强度。
五、价值与经济效益
        通过分析和生产实践的实施,2018年开始,磷生铁年度单耗从6kg/吨调至4kg/吨,有效降低了车间生产成本,提高经济效益。
六、结束语
        本文以生产实践分析的方式,对增碳脱硫技术的应用与改进展开了深入论述,实践表明:实施增碳脱硫效果显著,首先它能够为企业节约成本,提高经济效益;其次能够提高生产效率,使一线工作人员的劳动力得到缓解,提高生产效率。再者它能够降低铁环压脱机备件更换周期,避免设备出现过度损耗。总之,增碳脱硫技术具有良好的经济效益和社会效益,我车间将做好资料总结,并形成内部技术资料,以便在今后的工作中得到推广和应用。
        
参考文献:
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[2]王亚妮,郭明霞.磷生铁增碳脱硫的措施浅析[J]. 科技创新与应用,2013(25):143.
[3]冯建国.铝用阳极组装磷生铁配方探讨[Z].四川启明星铝业有限责任公司,2010.
[4]刘奇.含硼生铁脱硫预处理热模拟实验研究[M].沈阳:东北大学, 2012.
       
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