6.7 Технико-экономические показатели выплавки высокоуглеро-дистого феррохрома

Для изучения количественных взаимосвязей между основными характеристиками выплавки углеродистого феррохрома и определения их оптимальных значений применили метод линейной и нелинейной парной корреляции. Корреляционному анализу были подвергнуты среднемесячные данные 2005-2006г.г. (по 24 месяцам), полученные в плавильном цехе №1 Актюбинского завода ферросплавов АО «ТНК «Казхром». В статистическую совокупность было включено 10 параметров, наиболее характеризующих уровень производства:

1. W – удельный расход электроэнергии, кВт∙ч/т;

2. А_хр – извлечение хрома, %;

3. К_и – коэффициент избытка углерода в шихте (в долях единицы);

4. Р_фак – фактическая мощность электропечи, МВт;

5. G – производительность печи, т/сут.;

6. D_х.р.0-10 – массовая доля хромовой руды фракции 0-10мм, %;

7. b – уловлено пыли, т/мес;

8. С_. – удельный расход материалов, кг/т;

9. (Cr₂O₃)_р – содержание оксида хрома в руде, %;

10. (SiO₂) – содержание кремнезема в шлаке, %.

На рисунках 6.5-6.8 приведены линии регрессии по взаимосвязям параметров, представляющим наибольший практически интерес.

Данные статистического анализа подтверждают, что увеличение содержаний Cr₂O₃ в руде (рис. 6.5) способствует снижению удельного расхода электроэнергии и восстановителя, и повышению производительности и извлечения хрома. Это связано со снижением прихода пустой породы с хромовой рудой, снижению кратности шлака и соответственно снижением удельного расхода электроэнергии.

На технико-экономические показатели выплавки высокоуглеродистого феррохрома также значительно влияет и содержание в шихте хромовой руды фракции 0-10 мм (рис. 6.6). С увеличением количества мелкой порошковой хромовой руды, задаваемого в печь, существенно снижается извлечение хрома в сплав и растет расход электроэнергии. Соответственно снижается производительность печи и фактическая мощность. При этом значительно повышаются вынос хромовой руды отходящими газами, что естественно сказывается на количестве уловленной пыли на газоочистке.

Значительное влияние на технико-экономические показатели процесса оказывает коэффициент избытка восстановителя К_и, представляющий собой отношение фактически заданного углерода в виде кокса к стехиометрически необходимого для восстановления хрома, железа кремния. При расчете К_и учитывали углерод, вносимый электродами.

Минимум удельного расхода энергии и максимальное содержание хрома в сплаве достигаются при К_и = 1,15-1,2 (рис. 6.7). Извлечение хрома пропорционально величине К_и. Результат анализа показывают, что увеличение К_и с 1,1 до 1,25 позволяет повысить извлечение хрома на 3-4%, одновременно при этом снижается и удельный расход электроэнергии на 3-5%.

Увеличение активной мощности Р_фак с ростом К_и, по-видимому, можно объяснить снижением доли мощности, выделяемой в электрических дугах, и увеличением шунтирующих дугу токов шихтовой проводимости, которые растут по мере увеличения в шихте содержания углеродистого восстановителя. Это означает, что с ростом К_и ванна печи все в большей мере работает в режиме активного сопротивления. Следует учитывать также влияние металлизации шихтового слоя вследствие восстановления в нем до 90% железа и не менее 80% хрома. Возрастание активной мощности и уменьшение удельного расхода электроэнергии, как следствие увеличения К_и, приводит к существенному увеличению производительности печи на 8%.

Таким образом, при прочих равных условиях технологический режим выплавки углеродистого феррохрома следует вести, ориентируясь на максимальное развитие восстановительных процессов в шихтовом слое. Для этого коэффициент избытка углерода должен быть в пределах 1,15-1,20, что с учетом выноса мелкого кокса и угля составит 1,06-1,10.

Из всех оксидов, содержащихся в шлаке углеродистого феррохрома, наиболее сильно на ход и показатели процесса влияет кремнезем. Статистические исследования показывают, что изменение содержаний оксида магния от 42 до 45% и глинозема от 16 до 18% не оказывают заметного влияния на параметры и показатели процесса. Вследствие непостоянства состава хромовой руды колебания доли SiO₂ в шлаке довольно значительны.

При этом увеличение содержания кремнезема до 31,5% приводит к снижению удельного расхода электроэнергии, возрастанию извлечения хрома, что, вероятно, объясняется уменьшением вязкости шлака и снижением потерь металла со шлаком (рис. 6.8). Можно полагать, что кварцит способствует более полному восстановлению и извлечению хрома, и способствуют поддержанию оптимальных значений основности, вязкости и электропроводности шлака феррохрома. Дальнейшее повышение доли кремнезема ухудшает показатели процесса из-за увеличения вязкости и кратности шлака.

Рисунок 6.5 – Влияние качества руды на удельный расход электроэнергии (W), производительность печи (G), удельный расход восстановителя (С_ор) и извлечение хрома (А_хр)

Р исунок 6.6 – Влияние доли хромовой руды фракции 0-10 мм (D_х.р.0-10) на фактическую мощность печи (Р_фак), производительность печи (G), извлечение хрома (А_хр) и количество уловленной пыли (b)

Рисунок 6.7 – Влияние коэффициента избытка углерода в шихте (К_и) на удельный расход электроэнергии (W),

ф актическую мощность печи (Р_фак), производительность печи (G) и извлечение хрома (А_хр)

Р исунок 6.8 – Влияние содержания SiO₂ в шлаке на удельный расход электроэнергии (W), производительность печи (G), извлечение хрома (А_хр) и удельный расход хромовой руды (C_х.р.)

В результате корреляционного анализа подтверждено, что при выплавке углеродистого феррохрома для достижения максимального извлечения хрома при наименьшем расходе электроэнергии необходимо поддерживать коэффициент избытка углерода К_и в пределах 1,15-1,20 (а с учетом уноса углерода – около 1,06-1,10); содержание кремнезема в шлаке должно быть 31,2-32,0%. Для повышения извлечения хрома и снижения удельных расходов хромовой руды рекомендуется работать на более богатых и с минимальным содержанием фракции 0-10 мм хромовой руде.

В таблице 6.8 приведены основные технико-экономические показатели производства углеродистого феррохрома на Актюбинском и Аксуском заводах ферросплавов.