Diseño y control del proceso para fundición de alúmina fundida marrón de materia prima de bauxita cálcica con alto contenido de silicio

- Nov 30, 2018-

Diseño y control del proceso para fundición de alúmina fundida marrón de materia prima de bauxita cálcica con alto contenido de silicio


El proceso de producción de fundición de alúmina fundida marrón, la elección de la fuente de materia prima y el control de calidad de la materia prima es esencial y el proceso debe ser estrictamente controlado; selección de materia prima Hasta cierto punto, determina el rango de aplicación de sus productos; si la calidad de las materias primas se puede controlar de manera efectiva no solo afecta seriamente la calidad y el rendimiento del producto, sino que también afecta directamente el costo de fabricación de la producción de corindón marrón; por lo tanto, en la producción de corindón marrón En el proceso, las principales materias primas, bauxita, limaduras de hierro y antracita, deben ser estrictamente controladas. Especialmente para SiO2 y CaO, la cantidad de materias primas involucradas debe ser estrictamente controlada. La introducción de SiO2 y CaO no solo presenta dificultades para la producción, sino que también afecta el costo de fabricación, reduce el contenido de componentes valiosos de AL2O3 y TiO2, y también afecta el precio del producto y la gama de aplicaciones del producto debido a la Falta de calidad del producto.

Como material de matriz vítrea, el exceso de SiO2 que ingresa a la matriz de corindón reducirá en gran medida la tenacidad y el índice de microdureza del corindón, lo que afectará seriamente el rendimiento de los abrasivos de corindón. Sin embargo, una pequeña cantidad de SiO2 y AL2O3 forman una fase miscible. El estado de la piedra (3 AL2O3.2 SiO2) se dispersa uniformemente en el límite del grano de α-AL2O3, lo que también es beneficioso para la autoafilación del abrasivo. Por lo tanto, se requiere que el contenido de SiO2 en alúmina fundida marrón sea inferior al 1%. La limitación de CaO en la cristalización del corindón No es grande, siempre que el contenido de CaO no exceda del 8%, la primera fase cristalina en el proceso de fundición de alúmina fundida de color marrón es el corindón. El experimento demuestra que cuando el contenido de CaO alcanza el 3%, el CA6 (hexaaluminato de calcio) formado en el corindón, su presencia excesiva no solo reducirá la microdureza del corindón, sino que también producirá una baja fusión del aluminato de calcio (C3A, CA, punto de fusión alrededor de 1360 ° C), que afectará gravemente las propiedades térmicas de los materiales de corindón. El corindón es muy dañino, por lo que el contenido de CaO en la alúmina fundida marrón para materiales refractarios es generalmente inferior al 0,5%, y el contenido de CaO es del 0,3% como material refractario de alta calidad. [El Fe2O3 en las materias primas se fabrica en fundición de alúmina fundida de color marrón Por tener el elemento incluido; El TiO2 es el componente principal de la coloración marrón de alúmina fundida, y también puede promover la microcristalización del corindón y aumentar la tenacidad del corindón; MgO es el promotor microcristalino del corindón microcristalino, y puede ingresar la cantidad de MgO (punto de fusión 2800 ° C). Mejore la tenacidad del corindón y mejore el rendimiento general del corindón marrón].

Usando los principios anteriores, podemos diseñar y producir alúmina fundida marrón para diferentes propósitos.

1. Fundición de corindón marrón con las principales condiciones técnicas de la materia prima.

Para la producción de corindón marrón ordinario (para refractario abrasivo o de alta temperatura), los principales requisitos de calidad de la materia prima son los siguientes:

Tabla 1 La composición química de la bauxita cocida debe cumplir los siguientes requisitos:


Composición química

Al2O3

TiO2

Fe2O3

CaO

Al / Si

Contenido %

Límite %

> = 85

> = 80

2.5-5.5

3-6

<=>

> = 15

> = 12



Nota: (1) El contenido de Fe2O3 y TiO2 cuando el contenido de SiO2 es inferior al 3%, se puede controlar a menos del 6%.

(2) En un lote de bauxita cocida, tome una pieza y la proporción de aluminio a silicio no debe ser inferior a 10.

(3) La bauxita no debe contener bauxita en bruto, bauxita, piedras, impurezas como la suciedad.

(4) El contenido de CaO se verifica una vez al mes para cada mina.

(5) Rango de tamaño 30-300 mm, no más del 15% por debajo de 30 mm, no más del 5% por debajo de 5 mm.

La fundición de corindón también tiene ciertos requisitos técnicos para las limaduras de hierro y antracita (coque), de lo contrario, afectará gravemente los indicadores técnicos y económicos del corindón marrón. Los corindones de fundición son los siguientes: Antracita (coque) y calidad técnica del hierro.

Table2anthracite (coque) la composición química debe cumplir los siguientes requisitos:


Composición química

Carbono fijo

Ceniza

No ferroso

CaO

Valotiles

% En peso

80

12

= 7

<=>

<=>



Nota: la antracita (coque) no debe mezclarse con gangas, madera, barro, piedras y otras impurezas evidentes.

En la Tabla 3, la composición química y la calidad de las limaduras de hierro deben cumplir los siguientes requisitos:


Composición química

Hierro (fe)

Si

no ferro

no magnético

% En peso

> = 88

<=>

<=>

<=>



Nota: No mezcle hilados de algodón con limaduras de hierro, madera, tierra, arena y otras impurezas.

2. Análisis de las causas de las materias primas altas en silicio y bauxita cálcica.

La fundición de corindón de alúmina marrón con bauxita de aluminio es diferente de la producción de bauxita de aluminio para aluminio metálico y materias primas refractarias. Se selecciona el clinker de bauxita utilizado para la fundición de corindón marrón. La bauxita de aluminio de alta calidad con alto AL2O3, TiO2 y bajo SiO2, CaO y bauxita para la producción de aluminio metálico y materias primas refractarias tiene requisitos relativamente más bajos para los indicadores mencionados anteriormente, que pueden satisfacer las necesidades de producción.

En la actualidad, hay alrededor de 170 empresas manufactureras de materiales de corindón en China, y su capacidad de producción es de aproximadamente 2 millones de toneladas. Según la capacidad de producción, solo la bauxita cocida de alta calidad y alta alúmina para la producción de corindón es de aproximadamente 2.4 millones de toneladas. Debido al rápido desarrollo de muchas industrias básicas y la fabricación de corindón, la demanda de bauxita está creciendo rápidamente, y debido a la falta de recursos de bauxita, junto con el comportamiento irregular de algunos proveedores de bauxita y enlaces intermedios, fundición de alúmina de fusión marrón. La bauxita cocida utilizada era difícil de garantizar y la calidad estaba gravemente degradada; El A / S se redujo de 25-30: 1 en la década de 1980 a 15-20: 1 en la década de 1990, y las empresas de hoy en día utilizan a menudo bauxita A / S 10-12: 1, e incluso algo de bauxita utilizada en empresas, a veces el contenido de SiO2 supera el 10%, lo que no ha atraído la atención de los tomadores de decisiones corporativos. En general, no se considera cómo deshacerse del doble dilema de la tecnología y la economía. En la actualidad, el contenido de AL2O3, SiO2 y Fe2O3 en el sur y el norte de las materias primas de bauxita utilizadas para la producción de corindón marrón ordinario (para abrasivo o refractario a alta temperatura) es similar.

El SiO2, CaO, que es una impureza nociva en la producción de alúmina marrón para bauxita, es el material sólido en la fuente de bauxita; el segundo se lleva junto con la superficie del suelo fino mezclado con el clinker de bauxita. La primera está contenida en las propias materias primas, y puede controlarse según corresponda al seleccionar la fuente de las materias primas, o el procesamiento de minerales puede seleccionarse para garantizar la calidad de las materias primas, mientras que la última es una fuente más importante de participación, que requiere que las empresas de fabricación de corindón marrón para controlarse estrictamente. Es. Debido a la creciente tensión de los recursos de bauxita, la fina superficie del suelo puede volverse cada vez más seria cuando se mezcla con clinker de bauxita, lo que convierte a la empresa de producción en un dilema de "abandonar, usar y no poder" y también dar corindón marrón. Las empresas manufactureras han traído serias dificultades y desafíos. Además, a partir del análisis matemático anterior de las materias primas, se sabe que las impurezas nocivas SiO2 y CaO que se producen en las antracitas y las limaduras de hierro también deben recibir suficiente atención y un control estricto. Debido a la mezcla excesiva de SiO2 y CaO, las empresas de producción de corindón marrón consumen electricidad y consumen materias primas, lo que aumenta el costo de fabricación. Más importante aún, la calidad del producto está seriamente fuera de control y el rendimiento es limitado. Es económico y razonable encontrar una solución. Debe hacerse.

Tercero, diseño y control de procesos.

SiO2, CaO es muy perjudicial para la calidad de su producto de alúmina fundida marrón y el rango de aplicación, debe controlarse estrictamente en la tecnología de producción y proceso. En el proceso de fundición de zafiro marrón, el SiO2 puede eliminarse por sublimación o reducción por gasificación para formar hierro con bajo contenido de silicio, y el CaO es muy difícil de eliminar en el proceso de fundición de alúmina fundida marrón, por lo que es necesario controlar estrictamente las materias primas (aluminio). bauxita, antracita, limaduras de hierro). La cantidad de CaO en el proceso y el diseño de un programa de tecnología de proceso adecuado y razonable, destinado a desviarlo y controlarlo.

a) Recuperación y utilización de polvos con alto contenido de SiO2 y CaO

1. Recuperación de material: a través del análisis matemático, el exceso de polvo mixto de bauxita inferior que ingresa a la carga es una de las razones principales del grave exceso de SiO2 y CaO en las materias primas. Por lo tanto, es muy necesario que esta parte del polvo mezclado inferior se elimine o se controle de manera efectiva. El propósito de la separación del polvo inferior y la alúmina se puede lograr mediante la recolección de polvo o el tratamiento de tamizado. Los niveles altos separados de SiO2 y CaO se almacenan por separado y se usan para otros fines.

2. El material en polvo para el tratamiento de la esferonización es el adecuado para que el proceso de fundición se realice sin problemas, y es necesario garantizar que el material del horno tenga un tamaño de partícula determinado, para lograr un efecto de desgasificación ideal en el proceso de fundición. El tratamiento pulverizado del polvo recuperado puede lograr el propósito de los materiales de fundición y, al mismo tiempo, se agrega una cantidad apropiada de aditivos compuestos en el proceso de esferonización para garantizar el progreso sin problemas del proceso de fundición, de modo que la calidad corindón es razonable. controlar.

1) La herramienta de preparación de materia prima es simple y fácil de mantener, y se seleccionan la máquina mezcladora de tambor y la máquina formadora de pellets;

2) la energía térmica de secado se selecciona mediante la utilización integral de la energía térmica del paquete de corindón;

3) El transporte de pellets se completa con la escalada estereoscópica.

3. Principio de selección del aditivo compuesto.

1) Técnicamente factible, ningún efecto negativo, no afecta la calidad del producto del corindón marrón;

2) Simple y fácil de obtener, rico en recursos y garantizado;

3) Económico y razonable, es propicio para el control de costos objetivo;

4) Consolidación Alta resistencia, sin impacto en el medio ambiente;

5) Propicio para mejorar la eficiencia de fundición, fácil de operar.

2) control de proceso

1. La fuente de las materias primas que se comprarán se clasifica y controla, de modo que la fuente se controla. En la materia prima principal de la fundición de corindón marrón, el SiO2 generalmente se controla dentro de un rango de menos del 6%, mientras que el CaO debe controlarse dentro de un rango de menos del 0.5%.

2. La fina superficie del suelo arrastrada en la bauxita se ha tratado previamente mediante tamizado (o recuperación del polvo) para garantizar la purificación y la estabilidad de las materias primas de la fundición.

3. Controle estrictamente el contenido de impurezas en antracita (coque) y limaduras de hierro, y controle la cantidad de impurezas como la ganga de carbón y la arena de fundición de la fuente para garantizar que las materias primas se encuentren en un estado controlado.

4. No solo las limaduras de bauxita, antracita y hierro de aluminio deben seleccionarse estrictamente antes de la preparación de lotes, sino que también la composición química y el tamaño de las partículas de la bauxita principal en el horno deben diseñarse racionalmente y controlarse estrictamente para diseñar el pre- y post -Fases de fusión. La proporción razonable de los materiales posteriores, mientras que controla estrictamente el rango de tamaño de partícula de la carga para garantizar el progreso sin problemas del proceso de fundición.

5. Diseño y utilización razonables del polvo fino recuperado. En el proceso de fundición, de acuerdo con el principio de fundición, ajuste el valor de pH de la masa fundida de corindón y proporcione el agente reductor, el agente de clarificación, el flujo, el acelerador y otras materias primas. Al transformarse en un material compuesto esférico o en cierto grado, y luego fundir, los beneficios integrales son mejores, lo que no solo es económicamente razonable, sino que también reduce la dificultad de la fundición. Más importante aún, la calidad de la alúmina fundida marrón se controla de manera efectiva durante el proceso de fundición.

3) Diseño de tecnología de proceso.

1. Proceso:

bauxita (antracita, limaduras de hierro) materias primas en el almacén inspección → preparación (control de clasificación → preparación de pellets → tratamiento de secado) → ingredientes → fundición → vertido → enfriamiento → selección de trituración → Medición y almacenamiento

2. Proceso de diseño y fundición.

La fundición es un proceso importante en la producción de corindón marrón. A través de la fundición, se controla la atmósfera de fundición adecuada para producir la bauxita y el agente reductor (antracita o coque) y el agente clarificante (chatarra de hierro) a alta temperatura. La reacción redox se lleva a cabo para eliminar las impurezas y formar α-Al 2 O 3 para obtener un bloque de corindón que cumple con el requisito de calidad.

1) El material del horno está diseñado para lograr un control razonable del material que ingresa al horno; Al ajustar racionalmente el valor de pH de la masa fundida en el horno, el diseño del material del horno se optimiza para obtener un buen índice de fundición.

2) Reacción química principal:
reaction En el horno según el análisis termodinámico de la composición de la carga, las principales reacciones químicas en el horno de fundición son las siguientes:

Después de analizar la composición del polvo que elimina el polvo, SiO2 es aproximadamente 40%, Al2O3 es aproximadamente 40% y K2O es aproximadamente 10%. Los restos son Fe2O3 y tóner.

Durante el proceso de fundición, aproximadamente el 50% del TiO2 se reduce, y el Ti elemental entra en la aleación baja de Fe-Si. El TiO2 restante ingresa al bloque de corindón con componentes valiosos, mientras que el MgO valioso y el CaO de impureza en las impurezas de bauxita conservan su naturaleza inherente. El contenido entra en el bloque de corindón.

3) Cálculo de la relación de carga respectivamente para carbono y hierro:
calculating
donde: SiO2%, Fe2O3%, TiO2% respectivamente representan el porcentaje de SiO2, Fe2O3, TiO2 en la materia prima y C% es el porcentaje de carbono fijo en antracita. El% de Fe es el contenido de hierro en las limaduras de hierro, K es la relación hierro / silicio, (K es 5.5).

4) El diseño del ciclo de fundición es

basado en la capacidad del equipo de fundición y el sistema de preparación de lotes de los materiales de carga está diseñado. Los materiales del horno de fundición se dividen en la parte delantera, media y tardía respectivamente. El emparejamiento es un diseño de proceso de optimización razonable para resolver la diferencia del material del horno, que es muy beneficioso para sus efectos técnicos y económicos.

1 En la etapa inicial de la fundición: con el objetivo de mejorar y garantizar que la temperatura del horno no se pierda, la mezcla se compone principalmente y la cantidad adicional es del 60-70% de la cantidad total de la carga.

2 En medio de la fundición: para garantizar el buen progreso de todo el proceso de fundición, la mitad de la fundición debe garantizar que el efecto de escape de gas en el horno sea bueno. Esta es la parte más importante de todo el proceso de fundición. Solo el material del horno tiene un buen efecto de ventilación y el exceso de SiO2 y SiO en el horno. Los gases de escape pueden escapar del horno para obtener una calidad satisfactoria y buenos indicadores técnicos y económicos. Puede ser bien controlado en la fundición media y tardía; El monto de la suma es del 30-20% del monto total del cargo.

3 Fundición tardía: en esta etapa, el objetivo de ajustar la calidad del horno y aumentar la producción es particularmente importante. A medida que la carga entra en el período de refinación, es muy importante controlar la temperatura del horno y acortar el tiempo de fundición. Este período es la clave de todo el proceso de la economía tecnológica. La cantidad de carga agregada es 5-10% de la carga total.

3. Control del proceso de fundición.

1) Ajuste previo al horno: En el proceso de producción, de acuerdo con los requisitos de los indicadores de calidad del usuario, el grado de reducción de la fundición se puede controlar de manera apropiada para lograr un control de calidad efectivo. Sin embargo, debido a la cantidad de lote y la cantidad y el muestreo de la mina de bauxita. La influencia de factores tales como los métodos y los métodos de operación de fundición, en el proceso de producción real, a veces necesitan pasar la varilla medidora para realizar el ajuste del juicio previo al horno (después de que la relación de procesamiento y la operación del proceso son familiares, el proceso de ajuste del horno previo puede ser cancelado).

2) Control de reducción en el horno: debido a la disminución del contenido de Al2O3 y al aumento del contenido de SiO2 en bauxita, es necesario aumentar la cantidad de C involucrada en el proceso de fundición, lo que refuerza la concentración de atmósfera reductora en el horno y Genera una gran cantidad de gas de alta temperatura. , lo que aumenta la dificultad de la operación de fundición y el control del horno; en el caso de aumentar la cantidad de C y Fe, el SiO2 se puede eliminar de manera efectiva, pero debido a la sobre-reducción, también se reducen componentes valiosos como el TiO2 en el mineral. Entra en el hierro de bajo contenido de silicio en forma de metal Ti, lo que reduce la calidad y el rendimiento de la alúmina fundida de color marrón, y el campo de aplicación es limitado. Por lo tanto, el gas de escape de arco abierto adecuado es necesario para el escape efectivo de los gases de escape de SiO2 y SiO.

3) Control de parámetros de fundición: para obtener buenos indicadores técnicos y económicos, el proceso de fundición debe ajustarse de acuerdo con el grado de cambio material. De acuerdo con la situación de la piscina fundida, es necesario ajustar razonablemente los engranajes de corriente y voltaje del proceso de fundición. Métodos de control y medios.

4. Control del proceso de fundición y habilidad operativa.

La fundición es el principal proceso de producción de corindón. A través de la fundición, la bauxita y el agente reductor y el agente clarificante se someten a una reacción redox a alta temperatura para eliminar las impurezas y formar α-Al2O3, obteniendo así los requisitos de calidad. Bloque de corindón. Para bauxita con alto contenido de SiO2 y CaO, desde los aspectos teóricos y prácticos, ya sea un horno fijo o un horno de descarga, su proceso de fundición es diferente del proceso tradicional de fundición de alúmina fundida marrón.

1) Arcing: Arcing adopta un bloque de arco de carbono técnicamente viable y económico, sin agregar o agregar limaduras de hierro en la medida de lo posible, lo que es seguro y económico, y el costo de la formación de arco se puede ahorrar en aproximadamente un 50%;

2) Ingredientes de instalación: en la etapa inicial de la fundición (el primer lote), se agregan relativamente menos limaduras de hierro en base a los ingredientes normales, y la cantidad requerida de limaduras de hierro se agrega sucesivamente en las etapas media y posterior, para que sea mejor Se pueden obtener efectos técnicos y económicos;

3) Control de carga: en la etapa inicial de la fundición, el sistema en el horno se combina con materiales gruesos y finos, y el horno se funde para reducir la pérdida de temperatura en el horno. A medio plazo, los gránulos permeables se utilizan para hacer que los vapores de SiO y SiO2 escapen suavemente del horno. Para garantizar la estabilidad de las condiciones del horno, ahorre la cantidad de restos de hierro, aumente la velocidad de fundición; después de la deflación de arco abierto a medio plazo, la alimentación posterior debe considerar el uso apropiado de materiales de horno fino para asegurar la fusión rápida de la carga, reducir la pérdida de calor y mejorar la velocidad de fundición; refinación de polvo de bauxita de alta calidad o polvo marrón, proceso de aislamiento de tapa blanda para garantizar la calidad, aumentar el rendimiento del horno;

4) Plan de parámetros metalúrgicos: en el caso del horno de baño razonable, desde la seguridad Desde la perspectiva de aumentar la salida del horno individual, es fácil usar alto voltaje y baja corriente en la etapa temprana de la fundición (relativa), que es Es beneficioso agrandar el área de la piscina fundida en el horno, de modo que sea seguro y pueda aumentar el rendimiento, y el efecto de fusión también lo será. Será mejor; en medio de la fundición, la potencia (corriente, voltaje) debe ajustarse de acuerdo con la condición del horno para garantizar que el horno esté sin gas y suave en la fundición; es necesario aumentar la transmisión de potencia en la etapa posterior de la fundición, especialmente en el período de refinación, y al mismo tiempo con polvo de alta calidad. Los indicadores económicos de la fundición serán mejores.


5) Desgasificación por arco abierto: Para una alta fusión de bauxita con alto contenido de Al2O3 en SiO2, es más beneficioso para el escape suave de SiO y SiO2 en el horno al aumentar adecuadamente la cantidad de agente reductor y el número y el tiempo de desgasificación del arco abierto. De esta manera, se pueden guardar las impurezas dañinas y las limaduras de hierro, lo que también es beneficioso para la calidad del producto.

Cuarto, el diseño del proceso de fundición de materiales de alto contenido de silicio y calcio:

Esquema de fundición 1: fundición no separada. Plan de tecnología de proceso (ligeramente)

Plan de fundición 2: fundición separada de corindón marrón individual. Plan de tecnología de proceso (ligeramente)

plan de fundición 3: De acuerdo con el componente químico del material, otra producción de corindón o producto especial (SiO21.2-1.5; CaO1% o menos), el plan de tecnología de proceso debe diseñarse por separado.

V. Beneficios económicos y viabilidad de la organización de la producción.

Cualquier producción industrial o cualquier solución técnica de cualquier empresa debe ser técnicamente viable, económicamente razonable y el proceso de producción es simple y conveniente. De lo contrario, no es la mejor solución de producción o técnica.

En el proceso de producción de corindón marrón, los requisitos generales del proceso de fundición son: el período inicial es el período de preservación del calor; el período medio es el período de control de calidad; la etapa posterior (al tiempo que reduce el tiempo de fundición lo más posible) es el período de doble garantía de calidad y producción; Efectos técnicos y económicos. A través del nuevo diseño del tratamiento previo del cargo entrante y el esquema técnico del proceso, se espera lograr los siguientes efectos técnicos y económicos:

1. Es beneficioso para el buen funcionamiento del proceso de fundición, reduciendo la reacción violenta en el horno y mejorando la eficiencia de producción. La capacidad de producción durante la operación de fundición se puede aumentar en aproximadamente un 5-10%.

2. Reduzca o elimine el tiempo de corte de energía en el horno debido a la reacción, lo que puede reducir la intensidad de trabajo de la fundición, reducir el consumo unitario y acortar el tiempo de fundición.

3, puede mejorar efectivamente o lograr operaciones de fundición intensificadas, fortalecer la tasa de fundición, aumentar la capacidad de producción, mejorar la eficiencia general de las empresas, reducir costos;

4, puede mejorar la calidad del producto, lograr un control de calidad efectivo, sentar una buena base para mejorar la eficiencia de la marca corporativa, es propicio para crear mercados, ganar mercados, aumentar la participación en el mercado y, finalmente, lograr buenos beneficios sociales y económicos.

5. La parte de fundición reduce directamente la pérdida de polvo y la bauxita de aluminio es aproximadamente del 2%. El sistema de preparación de lotes puede reducir la pérdida de bauxita en aproximadamente un 3%. Si esta parte del polvo de bauxita se recicla, se calculará de acuerdo con el 5%. Por ejemplo, se necesitan 10,000 toneladas de corindón, aproximadamente 12,000 toneladas de bauxita, y se pueden ahorrar 600 toneladas de bauxita por año. Según 900 yuanes / tonelada, el beneficio anual es de 540,000 yuanes. Si utiliza la empresa para producir diez años de cálculo, esto será un gran beneficio.

6. Purificar el entorno de producción laboral y mejorar la salud de los empleados.