一種控制碳化電爐爐底上漲和爐壁濺渣的護爐方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫冶金領域，特別涉及到高爐渣提鈦高溫碳化過程中的一種控制碳化電爐爐底上漲和爐壁濺渣的護爐方法。
【背景技術】
[0002]攀枝花地區(qū)蘊含有豐富的鈦資源，占我國鈦資源量的90%以上。攀鋼采用先選鐵后選鈦的主體工藝路線，經傳統(tǒng)高爐煉鐵流程鈦資源最終進入高爐渣中，因此攀鋼高爐渣是釩鈦磁鐵礦冶煉產生的特有的高鈦型高爐渣，1102含量約為20?24%。為了提取高爐渣中的鈦，國內許多研究機構開展研究。目前來看，高鈦型高爐渣“高溫碳化-碳化渣低溫氯化制取TiCl4”的工藝路線是最具產業(yè)化前景的技術路線之一，其中高溫碳化工藝是使用三相交流電爐在溫度1500°C?1700°C左右用碳質還原劑還原高鈦型高爐渣。
[0003]目前在碳化冶煉中存在以下兩個問題:問題一:冶煉后期熔渣中生成12?22%的碳化鈦，碳化鈦的熔點為3140°C，密度比熔渣大，因此在接近冶煉終點時TiC下沉，在出渣口附近聚集，導致熔渣黏度升高，常常由于電爐開口不及時而造成出渣不暢，使得碳化電爐爐底上漲。問題二:由于冶煉過程中的高溫以及高溫熔渣的物理沖刷和化學侵蝕，爐襯耐火材料的消耗嚴重。
[0004]針對以上問題，需要研究相應的防止電爐爐底上漲和提高耐火材料使用壽命的方法。在高溫冶金領域，爐底上漲的原因通常是:1.渣系不好。如電爐冶煉高鈦渣生產中，出渣時爐口溫度偏低，由于爐渣的短渣特性，溫度降低爐渣粘度迅速增高，爐渣粘度過高、流動性差導致爐渣無法排出；轉爐煉鋼出渣時由于爐渣內MgO含量高，爐渣過于粘稠，導致濺渣后氣體凝結在爐底，造成爐底上漲。2.調渣材料的影響。如造渣所用石灰的有效CaO含量偏低，爐渣堿度不足。3.工藝操作的影響。如濺渣護爐氣體壓力低于規(guī)定值，爐渣無法被有效濺起；生產節(jié)奏快，倒不凈渣。通常解決爐底上漲的處置方式是:1.調渣改變渣系的特性，如控制渣中MgO、CaO含量，調整合適的堿度；加入合適的調渣劑，改變爐渣的粘度。
2.提高調渣材料的質量。如白云石或石灰中要求MgO含量盡量偏高、Si(V#量偏低，同時干燥、不加雜、粉面率低。3.優(yōu)化操作和工藝。檢查濺渣護爐氣體壓力，壓力低時應縮短濺渣時間或不濺渣；倒凈爐渣，等等。另外“濺渣護爐”是一種被廣泛應用于轉爐煉鋼行業(yè)的技術，具體是采用高壓氣體將轉爐爐底殘渣吹散、濺射到爐壁上以此來保護爐襯的技術，可以大大的提高轉爐耐火材料的使用壽命。但是該方式一直應用于轉爐煉鋼行業(yè)中對耐火材料的保護，而電爐冶煉中耐火材料的保護目前仍是以鎂碳磚、鎂鋁磚等耐火磚爐襯為主，造成目前電爐的使用壽命普遍較短，如30t的煉鋼電爐平均壽命為65?85爐次。
[0005]基于上述應用背景，尚未見將濺渣護爐應用于以出渣后殘留部分碳化渣，然后頂吹氮氣實施濺渣護爐的方式來保護碳化電爐的爐襯，同時實現(xiàn)控制電爐爐底上漲和爐壁濺渣兩種目的報道。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所解決的技術問題是提供一種控制碳化電爐爐底上漲和爐壁濺渣的護爐方法，解決目前高溫碳化工藝處理高鈦型高爐渣過程中電爐爐底上漲以及爐襯壽命短的問題。
[0007]本發(fā)明護爐方法是通過下述技術方案實現(xiàn):即在電爐出渣后殘留部分碳化渣，通過實施濺渣護爐的方式保護碳化電爐的爐襯，同時也可以防止爐底上漲，進而延長電爐的使用壽命。
[0008]具體的，上述技術方案中，殘留部分碳化渣是采用以下方式實現(xiàn):通過控制冶煉和出渣工藝參數(shù)，使電爐在出渣完成之后爐底殘留公稱容量10?15%的碳化渣，如公稱容量18t，則殘留渣為1.8?2.7t ;公稱容量50t，則殘留渣為5?7.5t。
[0009]進一步地，上述技術方案中，步驟A所述控制冶煉和出渣工藝參數(shù)的制度如下:在冶煉完成后，進行開爐口出渣操作，出渣至爐內剩余公稱容量25?30%的熔渣時，停止送電，由于熔渣的短渣特性，溫度降低，熔渣粘度迅速增大，出渣末期流量越來越小，直至停止，此時爐內殘留公稱容量10?15%的碳化渣。
[0010]具體的，上述技術方案中，本發(fā)明爐內殘留碳化渣主要成分為:TiC 12?22%、CaO 25 ?30%、MgO 8 ?13%、A1203 10 ?20%、Si02 20 ?25%和其他少量游離碳、MnO等雜質2?5%。在高溫碳化過程中，碳化渣是冶煉得到的終產品，有其特殊的性質:一是碳化渣中所含TiC具有高硬度、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好的特點；二是TiC含量12?22%的碳化渣基本不可能進一步在電爐中參與還原反應。以此在出渣完成之后，用頂吹噴槍噴射氮氣，使殘留在爐底的熔融碳化渣飛散，附著在爐壁上，以此來保護爐襯，延長電爐的使用壽命。
[0011]具體的，上述技術方案中，所述濺渣護爐是用頂吹噴槍噴射氮氣，使殘留在爐底的熔融碳化渣飛散，附著在爐壁上即可。
[0012]具體的，上述技術方案中，所述濺渣護爐采用的工藝參數(shù)如下:為保證濺渣效果，噴吹氮氣的壓力、流量以及槍位根據電爐容量大小適當調整。本發(fā)明在采用公稱容量為18?70t的電爐時濺渣護爐采用的工藝參數(shù)為:噴吹氮氣壓力控制在0.9?1.4MPa，噴吹氮氣的流量為70?250Nm3/min，開始濺渣槍位為噴口距離熔池底部1.2?1.8m，濺渣時間至40?60%時，槍位降至噴口距離熔池底部0.9?1.5m，總的濺渣時間2.5?4min。
[0013]如:
[0014]以采用公稱容量18t圓形電爐為例，噴吹氮氣壓力控制在0.7?0.9MPa，噴吹氮氣的流量為70?90Nm3/min，開始濺渣槍位為噴口距離熔池底部高度1.2?1.3m，濺渣時間至80?90s時，噴口距離熔池底部的距離降至0.9?1.0m?？偟臑R渣時間2.5?3min。
[0015]以采用公稱容量50t電爐為例，噴吹氮氣壓力控制在1.0?1.1MPa，氮氣的流量為150?170Nm3/min，開始濺渣槍位為噴口距離熔池底部高度1.4?1.5m，濺渣時間至100?110s時，噴口距離恪池底部的距離降至1.1?1.2m，總的派渣時間3?4min。
[0016]以采用公稱容量70t電爐為例，噴吹氮氣壓力控制在1.3?1.4MPa，氮氣的流量為230?250Nm3/min，開始濺渣槍位為噴口距離熔池底部高度1.7?1.8m，濺渣時間至100?120s時，噴口距離恪池底部的距離降至1.3?1.4m，總的派渣時間3?4min。
[0017]濺渣護爐是用噴槍將高壓氣體把爐底殘渣吹散、濺射到爐壁上以此來保護爐襯的技術，以往常用轉爐煉鋼行業(yè)，保護了轉爐爐襯，提高了轉爐的使用壽命。本發(fā)明的關鍵在于濺渣護爐是用在高鈦型高爐渣加碳冶煉碳化渣的工藝中，通過控制冶煉和出渣工藝參數(shù)，采取出渣時爐底留渣操作，用頂吹噴槍噴射氮氣，使殘留在爐底的熔融碳化渣飛散并附著在爐壁上。本方法既可以控制由于冶煉后期爐渣粘度大導致出渣不徹底造成爐底上漲的情況，同時可以減少耐火材料的侵蝕，達到延長爐襯壽命的目的。本方法解決了爐底上漲被迫停爐清理的問題，并延長耐火材料的使用壽命。本方法降低了耐火材料的消耗，提高了生產效率。
【具體實施方式】
[0018]以下結合實施例對本發(fā)明做進一步的闡述。
[0019]控制本發(fā)明護爐方法中采用出渣至爐內剩余公稱容量25?30%的熔渣時停止送電，主要是為了控制爐內碳化渣的殘留量，依據出渣口的渣流量大小作業(yè)人員做適當?shù)恼{整。比如出渣末期渣流量偏大，則應提前斷電，待碳化渣溫度降低、粘度增大后，流速減慢，直至適合進行堵口操作。如果斷電不及時導致無法堵口時，本爐不進行濺渣護爐操作。
[0020]控制本發(fā)明