專利名稱：一種“電—煤”雙熱源冶煉硅鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵合金的冶煉方法，特別是一種“電一煤”雙熱源冶煉硅鐵的方法。
目前，國內(nèi)外冶煉硅鐵主要是采用以電能為熱源的單熱源冶煉法，在礦熱爐中連續(xù)進(jìn)行的。這種冶煉方法是先把合適粒度的硅石、碳素鋼屑和作為還原劑的碳素材料，按規(guī)定比例配成的爐料分批加入礦熱爐，使電極下端的適當(dāng)部分埋在爐料中，然后，由供電系統(tǒng)給電極送電，依靠插在爐料中的電極間電流流經(jīng)爐料產(chǎn)生的電阻熱以及電極與爐料間產(chǎn)生的電弧熱，使?fàn)t料不斷熔融，并維持整個冶煉過程中一系列化學(xué)反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。硅石中的硅被還原劑中的碳還原出來，并且生成硅鐵的許多物化反應(yīng)主要是在爐內(nèi)靠近電極的高溫區(qū)進(jìn)行的，這個高溫區(qū)通常被稱為“坩堝區(qū)”，冶煉生成的硅鐵溶液和爐渣不斷從“坩堝區(qū)”沉集到電極下方靠近爐底的“熔池區(qū)”，并定期被從出鐵口排放出爐外分別收集起來。這種在礦熱爐中以單熱源冶煉硅鐵的方法，雖然具有工藝簡單、可連續(xù)生產(chǎn)且硅鐵品質(zhì)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其致命缺點(diǎn)是電能消耗高，約占硅鐵生產(chǎn)成本的70%以上。長期以來，為尋求節(jié)省電耗、降低生產(chǎn)成本的新的硅鐵冶煉方法，各國有關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行過多種有益的探索。1983年1月20日，日本《公開特許公報(A)》公開了住友金屬工業(yè)株式會社一項名稱為“鐵合金的生產(chǎn)方法”(合金鐵
制造法)的發(fā)明專利申請(昭58-9959)，向人們提供一種在專用爐中倒入熔融鐵水作為高溫?zé)嵩矗葒娙胩妓胤勰┘把?、水蒸汽等汽化劑進(jìn)行汽化產(chǎn)生出更大的熱量，再噴入含有所需氧化物的“礦粉”，利用碳素粉末在高溫鐵水中汽化，生成大量的熱使“礦粉”熔融并使有用元素被還原出來，在鐵水中生成鐵合金的冶煉方法，這種不用電能來冶煉合金的生產(chǎn)方法，固然無電能消耗，但對于包括鐵水生產(chǎn)在內(nèi)的整個鐵合金生產(chǎn)過程而言，生產(chǎn)成本未必會有明顯降低，而且工藝操作復(fù)雜，難以掌握，不易實現(xiàn)所需鐵合金的大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，況且，該專利申請只對較易還原的碳素鉻鐵、碳素錳鐵的冶煉生產(chǎn)做了簡單介紹，尚未涉及到難以還原的硅鐵的冶煉生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種既能節(jié)省電耗、降低生產(chǎn)成本，又能增加產(chǎn)量，而且工藝簡單、易于操作的硅鐵的冶煉方法。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的利用現(xiàn)有的礦熱爐，但應(yīng)事先將其電極改制成空心電極，并用連接裝置把空心電極的“空心通路”(電極腔)同用來輸送煤粉的壓縮空氣管路連接起來，冶煉開始時，先按常規(guī)向爐內(nèi)裝入爐料，然后放下電極，給電極送電，當(dāng)電極在爐料中產(chǎn)生電弧并使電極下方爐底處形成“熔池區(qū)”后，隨即打開安裝在輸送煤粉的壓縮空氣管路上的控制閥門，以壓縮空氣為載體把煤粉經(jīng)空心電極末端噴射到爐中，使部分煤粉遇高溫燃燒放熱形成冶煉硅鐵的第二熱源，使其余煤粉在噴射出口處生成的未完全燃燒的高溫還原性一氧化碳?xì)怏w迅速膨脹升騰，以便對爐料進(jìn)一步高溫加熱并進(jìn)行高溫攪拌，增強(qiáng)其透氣性，且改善爐內(nèi)各種物化反應(yīng)的動力學(xué)條件，擴(kuò)大反應(yīng)的“坩堝區(qū)”，縮短硅鐵的冶煉時間，從而達(dá)到在保留目前在礦熱爐中冶煉硅鐵的各種優(yōu)點(diǎn)的同時，又可節(jié)省電能、降低硅鐵生產(chǎn)成本。
值得注意的是在采用發(fā)明提供的方法冶煉硅鐵時，為了保證煤粉能順利噴射入爐中，輸送煤粉的壓縮空氣的工作壓力應(yīng)保持在0.3～0.7兆帕。
為了保證在上述冶煉過程中能向礦熱爐中噴射足夠的煤粉，應(yīng)當(dāng)使從空心電極的電極腔噴射出的煤粉量(以千克計)與壓縮空氣量(以升計)的比率保持在1∶30～50左右。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，由于它增加了“以煤代電”的新的供熱方式，而且其耗煤量大大低于所替代的電能的煤的折算量，同時由于煤粉以壓縮空氣為載體噴射入爐后，發(fā)生的物化反應(yīng)對爐內(nèi)動力學(xué)條件能產(chǎn)生良好的改善作用，這就不僅可以有效地節(jié)省電能、降低硅鐵生產(chǎn)成本，而且可以大幅度提高冶煉溫度及其熱效率。實驗表明采用本發(fā)明提供的冶煉方法，每噸硅鐵約噴煤粉300-400千克，可節(jié)電15-18%，平均每噸硅鐵生產(chǎn)成本大約降低200元人民幣。
下面結(jié)合附
圖1所表示的實施例對本發(fā)明作以詳細(xì)描述。
圖1是采用“電一煤”雙熱源法在礦熱礦中冶煉硅鐵的示意圖。
圖1中空心電極7由變壓器11經(jīng)過銅排10、短網(wǎng)(軟導(dǎo)線辮)9、把持器12、銅瓦13提供電源，電極的“空心通路”即電極腔8的上端口處與鋼管制成的一連接管6的一端插接相連(如圖1所示)，連接管6的另一端與軟膠體波紋管5的一端固接，軟膠體波紋管5的另一端同噴煤粉管路4固接，噴煤粉管路4由煤粉罐3提供粒度小于2毫米的煤粉(實驗中選用的是含固定碳53.31%、灰分為38.87%、揮發(fā)分為8.82%、粒度小于1毫米或2毫米左右的無煙煤粉)，由空氣壓縮機(jī)2提供壓縮空氣，將來自煤粉罐3的煤粉經(jīng)噴煤粉管路4、軟膠體波紋管5、連接管6、電極腔8、噴射到礦熱爐中并保持工作壓力不低于0.4兆帕(實驗中壓縮空氣的壓力保持在0.4～0.7兆帕)。圖1中只畫出一根電極以示有關(guān)的連接關(guān)系，所用礦熱爐亦只畫出部分爐體殼15及部分爐底18以便于描述本發(fā)明的有關(guān)細(xì)節(jié)。
本實施例的工藝程序及有關(guān)參數(shù)如下1、向爐內(nèi)按常規(guī)加入混合好的爐料(包括硅石、焦炭、碳素鋼屑，其重量比為20∶13∶5.6)。
2、按常規(guī)操作放下電極并給電極送電。
3、電極在爐料層底部產(chǎn)生電弧，爐底部位形成“熔池區(qū)”16時，即先打開控制閥1-a，再打開控制閥1-b，開始向爐內(nèi)噴射煤粉，噴射壓力保持在0.4～0.7兆帕。
4、根據(jù)“熔池區(qū)”16處生成的硅鐵熔液及爐渣量，一般每4小時從出鐵口17排放一次硅鐵熔液(出鐵)，可用適當(dāng)容器予以收集，每爐冶煉時間比常規(guī)冶煉法縮短近兩小時。
5、如上所述的冶煉過程是連續(xù)進(jìn)行的，爐料被分批分期加入爐中，每爐冶煉時間是由爐內(nèi)“坩堝區(qū)”14物化反應(yīng)狀況所決定的，實驗中每爐爐料的冶煉，從加料到出鐵均為分批連續(xù)(中間不必停爐)進(jìn)行的。
6、實施例中從電極腔8即電極的空心通路噴射出的煤粉(千克)與壓縮空氣(升)的比率保持在1∶30-50。
按上述實施例進(jìn)行的實驗證實，與常規(guī)的硅鐵冶煉方法相比，每冶煉一噸硅耗煤粉300-400千克，可節(jié)電15-18%，核算每噸硅鐵的冶煉生產(chǎn)成本平均降低200余元人民幣。
權(quán)利要求
1.一種“電-煤”雙熱源冶煉硅鐵的方法，它以硅石、鋼屑為原料、以碳質(zhì)材料為還原劑，在礦熱爐中利用電極輸送到爐中的電能轉(zhuǎn)化成熱量作為主要熱源來熔融爐料并完成冶煉過程的，其特征在于所使用的電極為空心電極，當(dāng)該電極在礦熱爐中產(chǎn)生電弧并使其下方靠爐底處生成“熔池區(qū)”后隨即打開安裝在用來輸送煤粉及壓縮空氣管路上的控制閥門，以壓縮空氣為載體，經(jīng)過與輸送煤粉的壓縮空氣管路相聯(lián)接的空心電極的電極腔向爐內(nèi)噴射煤粉，為硅鐵的冶煉提供第二熱源，與事先經(jīng)該電極送入爐中的電能轉(zhuǎn)化成的第一熱源共同使?fàn)t料繼續(xù)熔融并完成冶煉過程的。
2.如權(quán)利要求1所述的一種“電一煤”雙熱源冶煉硅鐵的方法，其特征在于用以輸送煤粉的壓縮空氣工作壓力為0.4～0.7兆帕。
3.如權(quán)利要求1所述的一種“電一煤”雙熱源冶煉硅鐵的方法，其特征在于從空心電極的電極腔噴射出的煤粉量(以千克計)與壓縮空氣量(以升計)的比率為1∶30～50。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種“電—煤”雙熱源冶煉硅鐵的方法，它是在應(yīng)用礦熱爐冶煉硅鐵的過程中，采取通過其空心電極的電極腔向爐內(nèi)噴射煤粉，為硅鐵冶煉提供新熱源，并改善爐內(nèi)反應(yīng)動力學(xué)條件、擴(kuò)大其“坩堝區(qū)”的方法，使冶煉中物化反應(yīng)產(chǎn)生的各種熱能得到更充分地利用，從而提高冶煉溫度及其熱效率、縮短冶煉時間，實現(xiàn)以煤代電、增加產(chǎn)量、節(jié)省電耗的目的。
文檔編號C22C33/04GK1083124SQ93110059
公開日1994年3月2日 申請日期1993年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月19日
發(fā)明者李春德, 湯望霓, 王希廉, 田永興, 杜迪生, 劉家奇, 干勇 申請人:本溪冶金高等?？茖W(xué)校