化学职称论文发表还原铁粉生产应用

　　摘要：通过利用排除法查找造成海绵铁氧化的主要原因，并逐条落实改进措施，从而减少海绵铁氧化现象，提高了海绵铁生产质量。

　　关键词：海绵铁氧化,SiC罐密封,还原剂烧损,窑头、窑尾温度控制

　　1前言

　　泰东粉末自2006年建成投产以来，迅速成长并先后开发出多种产品系列，成为综合实力排名全国前列的知名厂家。不断改进和提高产品质量，占领产品质量制高点是企业持之以恒的发展道路和重要举措。其中降低海绵铁氧化，提高海绵铁质量就是重要举措之一。

　　2海绵铁氧化现象调查

　　我公司以轧钢除鳞铁粉为原料主体，配加还原剂焦末、石屑并装入SiC罐窑车，经预热、还原、冷却，制得还原铁粉的中间产品——海绵铁。在还原过程中，由于各种原因，海绵铁氧化现象较为严重，仅海绵铁头部氧化部分长度就达100～200mm，以单根海绵铁75kg计算，海绵铁头部氧化100～200mm，质量5～10Kg，整车质量损失100～200Kg，每月产量损失72～144吨。主要氧化部位在头部、SiC罐结合部两方面。海绵铁氧化头在一次粉破碎时必须去除，以消除对一次粉质量的影响。

　　3海绵铁氧化原因分析

　　海绵铁氧化是一个综合而复杂的过程，可能造成氧化的原因包括：装车工艺，还原工艺，进车工艺，窑炉性能等方面。下面我们就各种因素逐一分析。

　　3.1装车环节

　　从海绵铁头部氧化严重的现象来看，SiC罐封口料选择及封口方法不当，造成焦末烧损严重应是造成海绵铁氧化的主要原因之一。我们采用大小罐搭配的的组车模式，使得罐体之间密封不良，从而使罐内铁与氧气接触，造成了海绵铁氧化。

　　3.2窑炉性能及还原工艺因素。

　　隧道窑分预热段、还原段、冷却段三个部分，还原过程要在密封情况下进行。整个过程温度从窑头逐步升高，待还原完毕后迅速冷却，防止重新氧化。窑头温度不宜超过500℃，否则易出现进窑窑车SiC罐急热炸裂导致倒罐事故，并且在温度低于570℃时，还原反应主要体现为：

　　1∕4Fe3O4+C=3∕4Fe+CO △H298=167.59KJ∕mol

　　固体碳能直接还原铁的氧化物，由于固体与固体之间的接触面很有限，所以固-固反应速度慢;当温度高于570℃，反应按下述过程进行：

　　3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO △H298=108.91KJ∕mol

　　Fe3O4+C=3FeO+CO △H298=194.26KJ∕mol

　　FeO+C=Fe+CO △H298=158.28KJ∕mol

　　反应剧烈，还原剂急剧减少(即所谓的烧损)，罐顶密封性变差，使海绵铁尤其是海绵铁顶部氧化，我们实际操作中窑头温度在600℃左右，超过了工艺要求;在冷却段，还原工艺要求海绵铁还原完毕后温度迅速降低，一般要求窑车出窑温度不宜超过65℃，否则易出现海绵铁中的铁与空气中的氧结合，发生氧化反应。实际检测，出窑窑车温度在80℃左右，同样超出工艺要求，因此，窑头、窑尾温度过高也是海绵铁氧化的主要原因之一。隧道窑冷却段由薄壁间接冷却、水箱间接冷却、风箱间接冷却和风直冷组成,其中，窑车经过水箱间接冷却带时，海绵铁温度降低500℃左右，因此，水箱间接冷却是冷却段的关键环节，是降低窑车温度的最重要方式。

　　综上所述，SiC罐封口料选择及封口方法不当，罐体之间密封不良，窑头、窑尾温度过高是造成海绵铁氧化的主要原因。

　　4改进措施

　　4.1改善还原罐体连接密封

　　将用于SiC罐体密封的耐火泥，做对比试验：

　　实验一：将耐火泥用水在池内浸泡24小时，然后用于SiC罐体间密封，在1#窑46#窑车做实验，经预热、还原、冷却工艺，在三天的还原过程中，有几列密封泥脱落，由于罐体密封不良，造成部分海绵铁氧化。

　　试验二：将耐火泥用工业玻璃水以1：3的比例配比，在2#窑78#窑车试验，经相同工艺后，密封泥无脱落现象，整车海绵铁无氧化现象。

　　通过对比试验，在耐火泥中加入玻璃水，提高耐火泥的粘结性，在烧制过程中，提高了SiC罐与耐火泥的粘合度，使密封泥在高温过程中不易脱落，对SiC罐起到了良好的密封效果，有效解决了因罐体密封不良造成的海绵铁体氧化。

　　4.2改善还原罐口密封性

　　我们做如下对比试验：

　　选取一组待装窑车中4排罐，每排用不同封口料封口，出窑后测被氧化长度，结果如下：

　　试验证明，用第4种封口料所烧成的海绵铁氧化头最短，使用该种封口料，密封性增强，更符合海绵铁还原工艺要求。

　　4.3改善水冷箱循环性

　　隧道窑水冷箱采用循环水系统，与许多岗位共用一路水源作为冷却水水源。经测量，窑炉水箱的出水温度高达100℃，在此温度下出窑的海绵铁氧化现象频繁。水箱循环水进水管道为DN25，出水管道DN80，进出水量小，流动性差;水质硬度较高，在水箱内容易结垢，降低水箱冷却效果;每年进行一次水箱除垢，不能满足生产要求。

　　改进措施：⑴将进水管道由Φ25改为Φ50，Φ80出水管道由单个改为2个;⑵在循环水加软化除垢剂，改善水质硬化现象;⑶水箱除垢频次改为2次/年。

　　4.4加快风箱的风通传导

　　海绵铁车间密封过严，窑炉两侧温度高达65℃，导致风箱、薄壁冷却进风温度过高，冷却效果变差，窑车经此不能良好降温，出现海绵铁氧化频繁，海绵铁合格率降低。车间窑炉顶部只在窑头、尾设有引风口，而在温度最高的窑炉还原段无引风口，窑炉两侧空气流动性差，外部冷空气难以进入。

　　改进措施:⑴把车间顶部，窑炉还原段加装引风口，使窑头、尾引风口贯通。⑵拆除窑炉两侧部分采光板。⑶窑路中间加设通风机4台。通过以上措施，加快风通量，降低风箱和薄壁冷却段进风温度，加快窑内热传导，降低产品出窑温度。

　　5实施效果检验

　　5.1我们统计了10年3月～5月与09年同期海绵铁氧化头长度对比如下：

　　5.2我们同时对10年3月～5月与09年同期海绵铁氧化部分(氧化头与罐体结合部)氧化对海绵铁造成的产量损失统计如下：

　　通过以上效果图，我们可以得出，我们的改造达到并超过了海绵铁氧化头≤10cm，氧化造成质量损失≤50吨/月的预期目的，取得了理想而显著的效果。

　　6氧化部分的利用

　　根据海绵铁氧化程度(含氧量)的不同，我们分类存放，同时结合还原炉氢气还原所需碳氧成分动态平衡的原理，在生产一次粉所用海绵铁碳成分超标时适量加入，满足还原炉生产工艺需求。

　　7结语

　　我们对造成海绵铁氧化的原因进行了深入的研究，利用排除法找出了导致海绵铁氧化的主要原因，并逐条进行了相应的改造，经过分析、对比，我们的改造达到并超过了预期目的，取得了良好而显著的效果，为生产成分稳定、质量优良的还原铁粉奠定了坚实基础。同时，我们也看到，海绵铁氧化现象依然存在，在今后的工作中，我们将进一步强化生产过程质量控制，继续降低海绵铁氧化，为公司效益的提高做出更大的贡献。

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