电熔氧化锆生产过程的节能降耗

电弧炉熔化过程实现稳定工艺控制是节能降耗的基本保证。目前，国内生产电熔氧化锆企业的装备不尽相同(如电弧炉的规格、变压器额定容量的差别等)，但工艺流程大致类似。由于电熔锆生产是还原反应过程，还原工艺特点是“低压高流”，熔化过程各个阶段设置的功率制度是否合理、熔化过程加料量及方式是否得当等，都会直接影响熔化时间，熔化时间长，耗能就高。笔者认为，电熔氧化锆生产过程，实现稳定的工艺控制尤为重要。一是合理确定熔化原料过程各阶段的不同功率制度及电压与电流的最佳匹配值，使电能热效率得以充分利用，保持炉温稳定；二是避免一次性加料过多。若混合料集中投入炉内，由于透气性不好，加之炉温很高，以及电弧更高温度的作用，水蒸气和还原剂所产生的大量烟气会促使炉内局部压力瞬间增大，极易产生喷炉现象，就必然会增大热能损耗。所以，根据炉内还原反应的特点，应采用少加、勤加的均衡加料方式，以有利于熔化分解稳定。
　　封闭炉盖应用是节能降耗的必备条件。随着国家对节能减排的要求，各生产电熔锆企业积极落实，目前，电弧炉的敞口生产方式已有明显改观，加之除尘器的作用，节能减排均收到可喜效果。应该说封闭炉盖的应用是节能减排的必备条件，一方面可以使炉内熔化还原分解过程基本处于正压；另一方面可以使高温烟气和气态SiO不断逸出，由于有封闭炉盖，在正常除尘系统的作用下，使排烟有序进行。与敞口炉相比，在很大程度上减少空气对流，会有效减少热损。另外也应注意，不能忽略炉嘴的密封。电弧炉熔化过程中，炉嘴处漏风也必然要增加热损。总之，电弧炉的密封程度决定炉温是否稳定，与节能效果有直接关系。
　　选用复合还原剂更宜于脱硅，对节能降耗有促进作用。制备ZrO2 的主要原料为锆英砂(ZrSiO4)，一般含锆在65%~66%。由于锆英砂是ZrO2和SiO2的化合物，制取ZrO2首先应将ZrO2和SiO2分离，锆英砂的分解温度为1540°C~2000°C，熔点为2190°C～2420°C，所以采用电熔法利用电弧炉的高温这一必备条件将ZrSiO4分解，分离出SiO2，制得电熔氧化锆。此外，电熔法生产电熔氧化锆，还应注重还原剂的使用。应根据实际工艺过程中功率设置，炉温高低，兼顾各方面因素，摸索总结一套科学合理的复合还原剂组分及不同还原剂的颗粒级配，则有利于锆英砂在炉内全过程稳定脱硅。这样不但还原剂用量少，脱硅效果好，而且能缩短熔化时间，对节能降耗有明显促进作用。
　　改进电弧炉炉体结构，对降低能耗会有明显作用。国内生产电熔氧化锆企业，其电弧炉壳内基本是两种结构方式：一种是自料炉衬，外设水冷喷淋方式；一种是炉内砌筑石墨块，作为电弧炉内衬的方式。这两种方式各有利弊。自料炉衬维护简单且费用低，不用定期修炉，可保持连续运行。而以石墨块砌筑内衬的方式需定期检修，若绝缘不好，更需频繁维护。但就节能降耗而言，以石墨砌块做为炉的内衬优于自料炉衬的电弧炉。其主要原因是没有水冷喷淋直接带走热量的作用，相对热损少。若从节能角度来看，这两种方式都有节能潜力可挖。
　　电弧炉能耗与收尘系统的有效控制。硅微粉作为电熔氧化锆的副产品回收利用，既能降低成本，增加企业效益，又能实现锆英砂资源的综合利用，同时又能减少排放。生产过程中，每吨电熔氧化锆产品会产生450千克~500千克的硅微粉，平均粒径为0.15微米~0.85微米，矿物结构为非晶体形状颗粒。电熔氧化锆生产企业均设有硅微粉和烟气的收尘装备系统。那么收尘系统的控制与电炉耗能有怎样的关系呢？实际情况是：当锆英砂与适量还原剂经混合后投入电弧炉内，首先分解成ZrO2和SiO2，SiO2与碳反应生成气态SiO，并随高温烟气不断急剧上浮，在进入收尘系统前，气态SiO遇空气氧化成SiO2，经收尘系统予以回收。

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