硅锰冶炼中影响电耗的原因
及如何合理降低吨产品电耗措施
2020.1.9
一、影响产品冶炼电耗的主要因素
1、原料对吨产品冶炼电耗的影响
冶炼锰硅合金的主要原料有锰系原料、焦炭等。

焦炭由于成分不稳定等因素，往往导致冶炼炉况波动，使吨产品冶炼电耗高低不一;锰系原料由于进口锰矿价格居高不下以及国内贫矿杂质含量高等因素的制约.导致原料入炉锰频繁上下调整，同时冶炼生产中必将有部分热量和焦炭来还原多余的杂质，使吨产品冶炼电耗难以保持稳定。

表1 原料入炉锰与吨产品冶炼电耗对比表由表1可以看出。

锰硅合金吨产品冶炼电耗明显受原料入炉锰品位的影响，实际每升高或降低l%，相应冶炼电耗也降低或升高63kwh/t。

2、生产工艺及操作管理对吨产品冶炼电耗的影响
由于操作人员对实际生产工艺要求的认识及操作水平高低不一，炉况频繁受偏加料、供电功率波动、三相电极做功不均衡、超负荷运行等因素的影响.使吨产品冶炼
电耗升高。

3、设备装备及运行状况对吨产品冶炼电耗的影响
目前.行业内大部分在线矿热炉普遍设备装备差、劳
动强度高、机械化程度低。

由于设备逐步老化、原有设计
存在一定缺陷，加之电网供电质量不稳定，致使矿热炉有
效作业率不足，热停次数和时间增加，直接造成锰硅合金
吨产品冶炼电耗升高。

二、降低吨产品冶炼电耗的主要措施
1、科学合理供电
（1）提高输入炉内的电压有效功率
锰硅合金冶炼中用于维持熔池反应区的的高温和热
量主要由消耗电能满足。

因为电功率值与电压、电流和功
率因数成正比，理论上要求电压波动不超过±5%，主要是
一次电压必须稳定，并保持在上限范围内，这样最大限度
提高输入炉内的电压有效功率，冶炼才具备取得好的技术
经济指标的基础。

（2）适当选用二次电压
在炉容和冶炼产品规格相同的情况下，应根据“电炉
总效率=电效率×热效率”的原则取得最佳效益，即：提
高炉温，使Si利用率提高、渣中跑Mn下降、吨产品冶炼
电耗降低。

在保证电极下插适当深度、炉口热损失较小的情况下。

适当地选用较高一级的二次电压，当输入功率稳定时，二次电流相对较小，这样有利于提高功率因数和电效率;但当二次电压过高、电弧过长，必然需要上抬电极，热损失增加。

2、优化经济配料
（1）提高原料入炉锰品位
由表1可以看出。

在容量25000kvA矿热炉正常生产情况下。

锰硅合金的吨产品冶炼电耗明显受原料入炉锰综合品位的影响。

随着所用锰矿原料中Mn充分被回收，渣铁比由1.2～1.3降低至0.9一1.0，从而有效增加了Mn 金属回收量，在均衡耗电的前提下.入炉锰品位每升高或降低1%，相应冶炼电耗也降低或升高≤100kwh/t。

（2）选用物化性能适宜的锰系原料
由于锰矿的性能受其矿物组成影响，锰系原料实际采购中除重点要求选择高Mn/Fe外，比电阻大、熔点高和粉末率低也是采购锰矿需要注意的方面。

①比电阻
比电阻大的锰矿容易使电极深插。

热能利用率高，使吨产品冶炼电耗降低。

②熔点
熔点高的锰矿成渣较晚，炉料能保持良好的透气性和较高的炉温，有利于充分进行相关化学反应，减少渣量，
使吨产品冶炼电耗降低。

③粉末率
粉末率低的锰矿能保证入炉原料透气性相对较好，同时也可以减少炉内冶炼塌料次数，避免炉况异常波动，使吨产品冶炼电耗降低。

3、合理控制炉渣碱度
实际生产中，炉渣碱度大、流动性差，必然导致排渣不畅.不利于MnO的还原和Mn回收率的提高。

因此，要重点做好焦炭的足量配比和炉况的稳定顺行工作，改善炉渣流动性，提高SiO2还原率，使渣中SiO2由33%一36%降低至28%～31%，确保炉渣碱度稳定在0.6～0.75之间，从而实现低渣比冶炼、减少原料溶剂的配入量和降低吨产品冶炼电耗的目的。

4、加强炉前操作管理
①均匀混合炉料，勤加薄盖布料
在原燃料配比准确情况下.均匀混合炉料、勤加薄盖布料能使炉料充分预热、料面保持良好的透气性。

这也就是小炉子采用人工加料、大中型炉子要在设备和流程上保证混料布料均匀(原料不落地入炉)，并取得良好技术经济指标的重要原因。

当输入功率一定、炉料电阻较大时，通过炉内支路电流减小、电弧电流增加，使熔池功率增大、坩埚区域扩大，热效率随之提高，加上炉料良好的透气性，
单位时间还原出来的Mn自然增多。

②合理压放电极，保持炉况稳定
冶炼操作过程中，电炉功率的调整是通过改变电极位置来实现的。

在选择好工作电压后，保持“深电极、满负荷、低料面”作业，实际操作中，要保持三相电极平衡及电极工作端长度1600—1800mm(其中埋入炉料1500mm左右)，确保炉料的正常焖烧，力求减少热损失。

有时三相电流差异较大，应从均匀布料、料面高度、电极插入深度等方面找原因平衡。

特别是出铁后期，电极操作要格外精心，此时较容易过流跳闸。

并导致坩埚上部未完全还原的炉料混入铁水中，使出铁不完全，不仅影响当炉产量，对后续冶炼生产也会造成一定影响。

主要做法：
(1)提前15分钟接班，正常情况下保证正点出铁;
(2)杜绝空烧和刺火;
(3)加强人工拉渣。

③适当延长冶炼时间，减少出铁次数
实际生产中，在避免翻渣的情况下。

可以适当延长冶炼时间，达到减少热量损失和提高炉膛温度的目的，比如将出铁炉次由10炉/天减少到8炉/天。

由于入炉功率的提高，从而保证了炉内焦炭层反应区的高温条件，使Mn 还原率大幅提高，同时也降低吨产品冶炼电耗和人员劳动
强度。

5、保持良好设备运行状态
①维护电极，减少热停炉
维护好电极、避免热停事故.是生产组织的关键，一般短期热停炉。

每热停一小时需要两个小时恢复炉况，能耗损失较大。

常见的电极事故有：漏糊、硬断和软断，均在电极压放中时常发生。

电极直径越大，频繁停送电，都容易导致电极事故.因此多根据电极消耗、时间间隔、热量吸收等综合因素，采用电脑定量压放电极的方式实现自动压放。

具体要求：
(1)电极糊的理化成分应符合国标要求.同时适合该炉型的使用要求;
(2)电极糊的堆放、破碎、转运必须保持洁净，防止灰尘和杂物落入;
(3)糊柱高度要适合，一般来说25000kvA的糊柱高度应控制在4~4.3m之间：
(4)避免每班电极的下放量过长或过短，每次下放量不应超过3cm。

②定期维护出铁口
出铁口定期维护是也冶炼生产的关键.因跑眼、炉壁烧穿等事故都会造成较大的能耗损失，而且严重影响炉衬
寿命，这就要求开眼时应多捅少烧。

特别是少吹氧气、定
期轮换使用出铁口并及时修补维护。

③加强定检修，做好各类机械、电气设备的维护工作
设备的良好运转时保证作业率的关键，也是节能降耗
的重要方面。

很多机械、电气设备都是在“高温、高负荷、
高粉尘”条件下运行的，因此做好“降温、除尘、润滑”等Et常定期检查维护保养工作是十分重要的。

同时采用
化学的方法除去循环冷却水中的Ca、Mg离子，减少结垢，
可以有效提高设备的可靠性和作业率。

重点是炉用变压器，要定期进行巡视检查、油样分析。

6、革新技术，实施技术改造
XXX集团XXX铁合金公司目前两台电炉(25000kvA电炉)生产锰硅合金，从生产实践来看，尽管在生产过程中
各项技术经济指标较硅铁、高碳铬铁表现较为优秀，但当
期炉体冶炼安全是生产顺行的关键.为更好地调节处理炉况，仍需进行局部技改。

电炉的关键设备是变压器和短网(含电极部分)，变压
器应选择新型节能变压器(过载能力大、功率因数高，必
要时进行电容补偿)，短网材质精良和安装合理，电器参
数与炉体参数匹配得当，这样的炉体设备才能实现高效节
能的目的。

比如：采用高效长寿的电炉构件提高作业率;采用二
次电压补偿技术;采用单相有载调压变压器和水冷铜管与水冷电缆组合式短网母线，来降低短网温度，同时降低电压和损耗。

总结
节能降耗在铁合金生产过程中是一个永恒的主题，降低锰硅合金吨产品冶炼电耗更是一个需要长期实践、探究和逐步实现的过程。

在抓好原料、设备及操作基础条件的同时，更要做到优化经济用料、合理安全用电、标准化操作、精心维护炉况。

在科学管理、技术攻关与节能改造相结合的同时，才能对降低锰硅合金吨产品冶炼电耗起到满意的效果，真正确保电耗指标逐年进步。