内配炭锰矿粉团块比电阻的研究中南工业大学杨华明，邱冠周，潘晓［摘要］用有机粘结剂成型锰矿 粉和焦粉制备内配炭团块，试验研究表明，团块的常温和高温比电阻比块状炉料大，电炉冶炼时有 利于电极深插，稳定生产过程。在１８００ｋＶＡ锰铁电炉上配加５０％团块进行生产实践，取得 单位电耗下降２０％，锰回收率提高６．９％的显著效果。关键词：锰铁电炉，
锰矿粉，团块，比 电阻，节电１前言锰铁是铁合金中一个最主要的品种，是炼钢的脱氧剂和脱硫剂，它的产量占铁合 金总产量的５０％以上。电炉法生产锰铁是在炉衬用碳砖砌筑的还原电炉内采取连续式操作方法进 行的，由于大多是块状炉料入炉，炉料不稳定，锰铁电炉生产的电耗和焦耗都很高，平均电耗比国 外高２１％，并且造成３０％─４０％的锰矿粉（＜８ｍｍ）和焦粉（＜３ｍｍ）得不到合理使用 ，既浪费资源，又污染环境。本试验采用有机化合物为粘结剂，按照锰铁合金的生产要求，将锰矿 粉和焦粉经粘结、成型制成内配炭团块，根据锰铁电炉冶炼的特点，通过理论分析，认为节电的根 本途径是提高炉料的比电阻［１］。炉料比电阻大，电极可以深插，扩大熔融反应区，热量集中， 从而提高电炉高度方向上的热效率和反应效率，有利于降低单位电耗。试验详细研究了内配炭团块 的常温和高温比电阻。２试验方法按锰铁冶炼的要求配比原料锰矿粉（＜８ｍｍ）和焦粉（＜３ｍ ｍ），其中锰矿粉占８６％，焦粉占１４％，原料化学成分见表１和表２，以水溶液的形式加入有 机粘结剂，混合均匀后用１０ｔ万能材料试验机模压成型Φ１０×１８ｍｍ的样品（压力１９６０ ×１０４Ｐａ），再经电热干燥箱烘干（２００℃，３０ｍｉｎ），自然冷却后即可检测。用惠斯 登电桥测定样品的电阻，然后根据公式ρ＝Ｒ·计算比电阻，试中：Ｐ──样品比电阻（Ω·ｃｍ ）Ｓ──样品截面积（ｃｍ２）Ｒ──样品电阻（Ω）Ｌ──样品高度（ｃｍ）测定高温比电阻的 加温装置为管式电炉，检测时，以５Ｌ／ｍｉｎ的速度通入氮气，恒定电压２２０Ｖ，升温至某一 温度时，调节电桥平衡，测出样品电阻值Ｒ，再由上述公式计算比电阻ρ。３试验结果及分析３． １原料的比电阻试验分别检测了不同粒级的锰矿粉和焦粉的比电阻，以及添加有机粘结剂单独成型 焦粉的比电阻，结果见表３和表４。从表３和表４中可以看出，随粒度减小，原料比电阻增加，这 主要是由于原料粉碎程度的提高，单位体积内原料颗粒数相应增加，颗粒间接触电阻增大，所以比 电阻明显增大；另外，从表４中可看到，添加有机粘结剂的成型焦粉的比电阻比同粒级的原料焦粉 大得多，这说明有机粘结剂在提高比电阻方面起较大的作用。在此基础上，试验还研究了温度对成 型焦粉比电阻的影响，结果见图１。从图１中可以看出，温度升高，比电阻下降，但９００℃时成 型焦粉的比电阻（１４．２６Ω·ｃｍ）比原料焦粉的常温比电阻（２．８５Ω·ｃｍ）还要大近 ４倍，可见还原剂单独成型时的高温比电阻亦比较理想，这种成型焦粉可以作为电炉还原剂使用。 ３．２粘结剂用量对团块比电阻的影响试验结果见图２。由于有机粘结剂本身的比电阻比锰铁电炉 原料大得多，所以随其用量的增加，团块的比电阻也明显增大；相应的由于有机粘结剂的长链状结 构，其侧链有许多极性官能团（如－ＣＯＯＨ，－ＯＨ），有机粘结剂用量增加，形成的物理键合 也越多，结构更加致密，从而电性减弱，即比电阻增大。如当有机粘结剂用量为３％时，团块的比 电阻（１８４．４６×１０５Ω·ｃｍ）是锰铁块状炉料比电阻（３０．６８×１０５Ω·ｃｍ） 的６倍，可见这种团块的比电阻是比较大的。３．３还原剂种类对团块比电阻的影响随冶炼行业的 日益发展，人们都在研究如何使用多种还原剂，扩大还原剂的范围，降低还原剂的成本。试验选用 配煤或半焦代替部分焦炭进行对比，结果见图３。从图３中明显看出，随煤和半焦用量的增加，团 块的比电阻随之增大，而且用量越多，增大的幅度也越大。但受到化学活性和对冶炼过程、产品质 量的影响的限制，其用量要尽量控制；另外，相同的配量，配煤团块的比电阻比配半焦的要大，如 配量为５０％时，配半焦团块的比电阻为２５６．４４×１０５Ω·ｃｍ，而配煤团块比电阻为４ ８０．６１×１０５Ω·ｃｍ，这主要与它们的结构特点有关。炼半焦时，煤中的一些多环和直链 有机物部分分解、挥发，并发生缩聚反应，逐渐形成类微晶结构，使得比电阻降低，所以半焦与煤 相比，比电阻较低。３．４温度对团块比电阻的影响团块的高温比电阻是衡量其电炉冶炼中节电的 重要标准。团块和传统块状炉料的比电阻随温度的变化情况见图４，其中块状炉料的常温比电阻为 ３０．６８×１０５Ω·ｃｍ。从图４中可以看出，随温度升高，团块的比电阻下降，但在同一温 度下，团块的比电阻比块状炉料大得多，而且团块的高温比电阻比较稳定，在电炉冶炼时能增加电 极的插入深度，提高电炉高度方向上的热效率和反应效率，从而降低单位电耗。４工业应用在试验 研究的基础上，在某铁合金厂１８００ｋＶＡ锰铁电炉上进行了生产实践，按照锰铁冶炼的要求配 比锰矿粉（＜８ｍｍ）和焦粉（＜３ｍｍ），加自制的有机粘结剂（３％），与水溶液混合均匀后 ，用Φ３００×１４５ｍｍ的对辊压球机（压力０．２ＭＰａ）成型混合料制成内配炭团块，呈扁 卵形，尺寸为２０×３０×４０ｍｍ，每吨团块中粘结剂成本小于３０元。配加５０％团块冶炼锰 铁，炉况顺行，操作正常，锰铁质量稳定，而且每吨锰铁电耗由３１１０ｋＷ·ｈ下降到２４９０ ｋＷ·ｈ，锰的回收率由７２．２％提高到７９．１％，如果进一步改进和优化生产操作，相信效 果会更加显著。５结语１．用有机粘结剂成型锰矿粉和焦粉制成内配炭团块，其常温和高温比电阻 比传统块状炉料要大，有利于锰铁电炉熔炼过程中降低电耗，提高锰回收率。２．通过在１８００ ｋＶＡ锰铁电炉上添加５０％团块进行生产实践，取得节电２０％，锰回收率提高６．９％的良好 效果，而且产品质量稳定。所以这种新型团块在铁合金电炉冶炼中具有较大的推广价值。参考文献 ｜｜［１］杨华明．锰铁电炉冶炼的节能研究．中国锰业，１９９４（２）：４８─５２内配炭锰 矿粉团块比电阻的研究@杨华明，邱冠周，潘晓$中南工业大学锰铁电炉，锰矿粉，团块，
比电阻 ，节电用有机粘结剂成型锰矿粉和焦粉制备内配炭团块，试验研究表明，团块的常温和高温比电阻 比块状炉料大，电炉冶炼时有利于电极深插，稳定生产过程。在１８００ｋＶＡ锰铁电炉上配加５ ０％团块进行生产实践，取得单位电耗下降２０％，锰回收率提高６．９％的显著效果。［１］杨 华明．锰铁电炉冶炼的节能研究．中国锰业，１９９４（２）：４８─５２铁电炉上进行了生产实 践，按照锰铁冶炼的要求配比锰矿粉（＜８ｍｍ）和焦粉（＜３ｍｍ），加自制的有机粘结剂（３ ％），与水溶液混合均匀后，用Φ３００×１４５ｍｍ的对辊压球机（压力０．２ＭＰａ）成型混 合料制成内配炭团块，呈扁卵形，尺寸为２０×３０×４０ｍｍ，每吨团块中粘结剂成本小于３０ 元。配加５０％团块冶炼锰铁，炉况顺行，操作正常，锰铁质量稳定，而且每吨锰铁电耗由３１１ ０ｋＷ·ｈ下降到２４９０ｋＷ·ｈ，锰的回收率由７２．２％提高到７９．１％，如果进一步改 进和优化生产操作，相信效果会更加显著。５结语１．用有机粘结剂成型锰矿粉和焦粉制成内配炭 团块，其常温和高温比电阻比传统块状炉料要大，有利于锰铁电炉熔炼过程中降低电耗，提高锰回 收率。２．通过在１８００ｋＶＡ锰铁电炉上添加５０％团块进行生产实践，取得节电２０％，锰 回收率提高６．９％的良好效果，而且产品质量稳定。所以这种新型团块在铁合金电炉冶炼中具有 较大的推广价值。参考文献｜｜［１］杨华明．锰铁电炉冶炼的节能研究．中国锰业，１９９４（ ２）：４８─５２内配炭锰矿粉团块比电阻的研究@杨华明，邱冠周，潘晓$中南工业大学锰铁电 炉，锰矿粉，团块，比电阻，节电用有机粘结剂成型锰矿粉和焦粉制备内配炭团块，试验研究表明 ，团块的常温和高温比电阻比块状炉料大，电炉冶炼时有利于电极深插，稳定生产过程。在１８００ｋＶＡ锰铁电炉上配加５０％团块进行生产实践，取得单位电耗下降２０％，锰回收率提高６．９％的显著效果。［１］杨华明．锰铁电炉冶炼的节能研究．中国锰业，１９９４（２）：４８─５２
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