一種燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐的制作方法

本發明涉及一種熔煉爐，尤其涉及一種燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐，屬于加熱熔煉爐領域。

背景技術：

目前通常采用高爐和電爐等實現含鐵物料的渣鐵分離。高爐是一種直立爐型，適用于處理氧化球團或燒結礦，且還需以焦炭作為原料，采用其進行煉鐵時，存在著技術經濟指標良好，工藝簡單，生產量大，勞動生產效率高，能耗低等優點，但高爐也存在著對入爐物料的要求高、需使用焦煤、能耗較高和能源利用效率低等缺點；電爐是把爐內的電能轉化為熱量對工件加熱的加熱爐，其優點有爐內氣氛容易控制，物料加熱快，加熱溫度高，生產過程較易實現機械化和自動化，勞動衛生條件好，熱效率高，產品質量好，且更加環保，但電爐也同樣存在著明顯的缺點，如配電設備費用高、電力成本高和需要注意絕緣等問題。

專利號為ZL200810079930.5的中國發明專利提供一種電弧爐熔融煉鐵的方法和裝置，熔煉爐部分包括爐體2、爐蓋10、加料設備和出料設備，爐體2下部有鐵水流出口9。爐蓋10上有三個電極插孔12，分別插入電極1，三根電極插孔成三角形分布。爐體2外一對加熱爐5a、5b和一對蓄熱器6a、6b，兩臺加熱爐相對位置安裝在爐體2外的兩側。加熱爐通過連接口4與電弧爐的爐體2連接，連接口內氣體可以來回流動。蓄熱器6a、6b的一端與加熱爐連接，另一端分別與鼓風機8和排放系統連接。加熱爐設有燒嘴，助燃空氣管路和燃料管路連接到燒嘴。鼓風機8的出口分四路，分別與兩個加熱爐和兩個蓄熱器相連接，每路裝有閥門。與加熱爐連接的燃料管路和與蓄熱器連接的廢氣排放管路上也裝有閥門。兩臺加熱爐交替燃燒燃料和析出氣體，兩臺蓄熱器交替蓄熱和放熱。析出氣體為金屬鐵氧化物還原過程中產生的氣體，其中含有大量的CO、H₂。該蓄熱器的蓄熱體7為陶瓷球狀體。電弧爐的爐體及爐蓋為鋼結構。所述爐體2和爐蓋10，電極1與爐蓋10之間為水冷套密封連接。電弧爐裝有壓力防空閥11作為防爆裝置；該電弧爐所存在的主要缺陷如下：

(1)在熔煉爐膛內，一方面由于加熱爐中熱氣流甚至火焰進入熔煉爐爐膛內直接對石墨電極進行噴吹，將會沖刷電極材料造成電極消耗加快；另一方面熱氣流在熔煉爐行進路徑上遇到電極的阻擋，將會造成氣流的紊亂。

(2)所述金屬氧化物還原過程中將會產生大量氣體，無可避免會產生大量泡沫渣，這些泡沫渣在浮起后經加熱爐進入熔煉爐爐膛的熱氣流帶動將會隨氣流堵塞通風管道，造成生產不暢。

(3)在加熱爐中主要靠熔煉爐中的析出氣體作為燃氣，其生成量隨著物料以及煤、焦炭等配比的變化會有很大波動，造成燃燒的不穩定性，影響爐內溫度的控制。由于可燃氣體在量上無法控制，可能會造成爆炸事故。

(4)可燃氣體與助燃空氣在加熱爐內進行燃燒，而不是直接在熔煉爐爐膛中進行燃燒，不可避免造成熱量損失，熱量利用率不高.

專利號為ZL201020682060.3的中國發明專利公開了一種燃氣蓄熱式熔化爐，包括熔解爐1、保溫爐10。熔解爐1的爐膛底部高于保溫爐10的爐膛底部，熔解爐1的爐膛底部通過斜槽11與保溫爐10的爐膛底部連通。在熔解爐1和保溫爐10上分別設有一套燃燒器；在熔解爐1內的鋁液被集中融化后，經斜槽11流入保溫爐10內保溫，在兩個爐膛內都使用燃氣燃燒加熱。該燃氣蓄熱式熔化爐所存在的主要缺陷如下：

(1)具有燃氣熔煉爐固有的缺點，利用輻射傳熱，熱效率低，難以實現較高的熔池，床利用率低，難以實現大規模化。

(2)其主要針對鋁錠的熔煉，原料適用性較窄，當處理含渣量較大物料時，由于熔渣將會浮在金屬液相上方，而熔渣本身導熱性很差，將會極大的阻擋熱量從爐膛向金屬相傳導，造成熱態金屬與熔渣接觸表面傳質傳熱變差，極有可能造成熱態金屬與熔渣分離困難，而產生金屬回收率降低的情況，使得生產效益不佳。

申請號為200910075372.X的中國發明專利公開了一種蓄熱式電弧爐熔融煉鐵的裝置，包括電弧爐爐體4、電極2、爐蓋1)及相配套的設備、加料設備和出料設備、2～8臺燃燒室11a、11b)和2～8臺蓄熱器12a、12b，蓄熱器中裝有蓄熱體13)；所述蓄熱器的一端與燃燒室連接，另一端分別與排放系統和鼓風機14)連接，所述裝置還設有2～8臺煤氣化箱9a、9b，安裝在電弧爐爐體和燃燒室之間，煤氣化箱內設有1～10層煤格柵10，煤格柵內裝有煤粉或塊煤或蜂窩煤，煤氣化箱的上部設有煤格柵的插口；所述煤氣化箱設有旁路5，煤氣化箱的出口、入口和旁路設有閥門6。該蓄熱式電弧爐熔融煉鐵的裝置所存在的主要缺陷如下：

(1)仍以電極為加熱元件，因此其能耗仍然較高；

(2)未能實現在不同熔化段，采用不同的熔化分離方式，因此能源的利用效率不高。

技術實現要素：

本發明的主要目的是提供一種燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐，該燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐適合于鐵礦石、紅土鎳礦、釩鈦磁鐵礦、冶金粉塵、冶金渣、有色冶煉渣以及經直接還原后含鐵物料的渣鐵分離，具有熔煉成本低、環境友好、產品質量高、爐子單體處理量大、原料適用性廣、回收率高等優點。

本發明的上述目的主要是通過以下技術方案來實現的：

一種燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐，包括設在爐基礎之上的爐體，爐體包括側墻、爐頂以及耐火爐底組成；從爐頂向下延伸的隔墻將爐體的爐膛分為熔化區與沉降區兩個部分，隔墻下端與耐火爐底有一定間距，允許熔化區內熔化的流體流向沉降區；其中，沉降區爐底低于熔化區爐底，熔化區爐底采用傾斜式設計，且與沉降區相鄰的一端向下傾斜并與沉降區相通；在熔化區遠離沉降區一端的爐頂設有進料口；在熔化區內相對的兩側墻上設有燃燒器；在沉降區設有貫穿爐頂的石墨電極，在沉降區的底部分別設有供熔渣排出的熔渣出口以及供熱態金屬排出的熱態金屬出口。

進一步優選地，所述隔墻下端與熔化區耐火爐底的間距500～700mm。由此，在確保入爐物料熔煉和流動性要求的同時，還可將熔化區和沉降區分隔開來，以實現不同區域熔煉條件和氣氛的精確控制，以便達到理想的熔煉工藝和產品指標。

作為本發明的一種優選的結構，在所述的沉降區相對的兩側呈對稱布置兩個熔化區；熔化區的爐底傾斜角度在3-5°之間，保證熔化后的物料可以流向隔墻方向，從而最終進入到沉降區。沉降區在爐頂上貫穿有石墨電極且石墨電極底端位于沉降區爐底之上，石墨電極插入到熔池中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態金屬的最終分離。

進一步優選地，所述沉降區的耐火材料為中性耐火材料；

進一步優選地，所述熔化區底層的耐火材料為酸性耐火材料，熔化區上層的耐火材料為中性耐火材料；更優選地，所述熔化區上層耐火材料為低品級碳化硅(含SiC約85％)質耐火材料；更進一步優選地，所述熔化區底層酸性耐火材料的厚度和上層中性耐火材料的厚度比為(5～10)：1。由于低品級碳化硅(含SiC約85％)是極好的脫氧劑，由此，上層耐火材料可加快熔煉和還原的速度，有利于提高熔分金屬產品的質量，同時底層耐火材料能確保在高溫下對酸性物質侵蝕的抵抗，并合理地控制爐底耐火材料的成本。

作為本發明的另一種優選的結構，供熔渣排出的熔渣出口位于沉降區的中上部，供熱態金屬排出的熱態金屬出口位于沉降區的下部，且兩個出口均位于熔化區爐底最低端之下。

作為本發明的另一種優選的結構，在熔化區內相對的兩側墻上設有蓄熱式燃燒器，蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用高溫傳導加熱熔化區內物料，物料開始軟化并最終形成可流動熔體。熔化區爐底采用傾斜式設計，保證可流動熔體向熔化區與沉降區之間的隔墻一側流動。在隔墻下方留有開口，保證熔體進入到沉降區內。所述熔化區采用燃氣與高溫助燃空氣混合燃燒加熱熔化物料，沉降區采用石墨電極加熱熔化分離金屬與渣，進一步優選地，所述燃氣為低熱值燃氣；更優選地，所述低熱值燃氣為煤制氣、高爐煤氣和焦爐煤氣等。由此，本發明可采用低熱值燃氣為燃料，這將顯著降低生產成本，并提高對燃料種類的適應性。

所述的蓄熱式燃燒器包括燒嘴、蓄熱室、鼓風機、煙氣管道、燃氣管道、煙氣與空氣共用管道、四通換向閥和引風機；多個燒嘴分別相對設在所述的熔化區相對兩側的墻上，在燒嘴上設有燃氣管道，燒嘴與蓄熱室的頂端連接。

優選的，所述爐體的側墻、爐頂以及爐基礎采用耐火材料以及耐火磚砌成。

優選的，在側墻及爐頂的耐火材料內置冷卻銅水套。

本發明燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐與現有的加熱熔煉爐相比，最主要的區別在于：

(1)本發明整個熔煉爐分為熔化區與沉降區兩個部分，沉降區爐底要低于熔化區爐底，熔化區下方與沉降區相通。

(2)本發明熔化區內相對的兩端側墻上設有蓄熱式燃燒器，可利用低熱值燃氣與高溫助燃空氣混合燃燒加熱固態物料。該區內爐底在所述的沉降區相對的兩側呈對稱布置，且傾斜式設計，靠近沉降區一側低，被加熱熔化后的物料流向沉降區中。(3)本發明燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐的沉降區在爐頂上貫穿有石墨電極，石墨電極插入熔池中利用電弧加熱保溫并完成深度還原，最終在沉降區完成熱態金屬與熔渣的分離，熔渣與熱態金屬分別通過熔渣出口以及熱態金屬出口排出。

(4)本發明燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐的整個熔煉爐側墻、爐頂以及爐基礎采用耐火材料以及耐火磚砌成，其中在熔煉爐側墻與爐頂耐火材料內部設有銅水套，保護耐火材料；熔化區爐底的耐火材料底層和上層采用不同材質，且其厚度呈一定比例，這不僅可加快熔煉和還原的速度，有利于提高熔分金屬產品的質量，用時還能夠合理控制耐火材料的成本。

本發明的主要有益效果包括：

(1)采用爐體分區設置，分別設有互相連通但是有隔墻的兩個熔化區與一個沉降區，可實現熔化區和沉降區熔煉條件和氣氛的精確控制。在熔化區熔化物料，在沉降區保溫熔池完成熱態金屬與熔渣的分離。首先由于固態物料的熔化通常需要消耗熔化總能量的80％以上，所以在熔化區采用蓄熱式燃燒器燃燒燃氣提供熱量，極大的降低了熔煉成本，避免采用昂貴電力能源(電弧)作為主要加熱源。而該區內爐底采用傾斜式設計，物料熔化后即流動到沉降區中，料層保持較小的高度(<500mm)，避免燃氣燃燒加熱熱傳導差的缺陷。其次在沉降區由于所需熱量較少，采用電弧加熱，保證了較高的熔池高度，提高了熔煉爐單體產量，避免了燃氣燃燒加熱熔池高度難以提高的缺陷。

(2)采用蓄熱式燃燒技術，首先采用溫度在1000℃以上的高溫空氣助燃，大大的降低了燃氣用量、煙氣排放量大大降低、提高了熔煉爐內溫度(>1600℃)、排煙溫度降低到250℃以下、熱效率高。采用低熱值(<3000Kcal/m³)的煤氣、煤制氣，尤其可以利用價格低廉、工業上無利用價值的褐煤長焰煤等煤炭資源作為煤制氣原料，其成本是電價格的50％甚至更低。

(3)避免在熔化區內采用焦炭等燃料燃燒加熱，從而不會對最終產品造成有害雜質元素的污染。大大降低了后續精煉成本，提高產品的附加值。

(4)熔化區爐底耐火材料采用分層設計，上層采用低品級碳化硅，底層采用酸性耐火材料，這不僅可加快熔煉和還原的速度，有利于提高熔分金屬產品的質量，還能確保在高溫下對酸性物質侵蝕的抵抗，并能夠合理地控制爐底耐火材料的成本。

(5)適合于鐵礦石、紅土鎳礦、釩鈦磁鐵礦、冶金粉塵、冶金渣、有色冶煉渣以及經直接還原后含鐵物料的渣鐵分離，原料使用范圍廣，且回收率高。

總之，本發明合了燃氣燃燒加熱熔煉爐與電弧加熱熔煉爐的優點，避免了這兩種熔煉爐的缺點。在熔化區采用較薄料層，保證燃氣燃燒傳熱效率，在沉降區采高熔池操作，提高了熔煉爐單體產量；在熔化區采用燃氣作為燃料，在沉降區采用電弧加熱輔助保溫并完成深度還原，通過控制熔化區和沉降區的熔煉條件和氣氛，極大降低生產成本，并可得到渣中金屬含量更低、熱態金屬品位更高的金屬產品，熔煉成本降低，熔煉效率提高，產品質量好，環境友好，有很高的實用價值。

附圖說明

圖1本發明所提供的燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐示意圖；

圖2本發明燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐中所含有的蓄熱式燃燒器；

圖3換向后蓄熱式燃燒器工作原理圖。

附圖標記說明：1-爐基礎，2-耐火材料爐底，3-爐體側墻，4-隔墻，5-爐頂，6-進料口，7-熔渣出口，8-熱態金屬出口，9-蓄熱式燃燒器的燒嘴,10-蓄熱室，10a、10b-蓄熱體，11-鼓風機，12-煙氣管道，13a、13b-燃氣管道，14-石墨電極，15-熔化區，16-沉降區，17-固態物料，18-熔池，19a、19b-煙氣與空氣共用管道，20-四通換向閥，21-煙氣處理裝置，22-引風機。

具體實施方式

參考圖1，本發明提供了一種燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐，包括爐基礎1，耐火材料爐底2，內置冷卻銅水套的由耐火磚和耐火材料砌成的爐體側墻3，位于熔化區15與沉降區16之間的隔墻4，位于爐膛上方的爐頂5，設于熔化區15爐頂5上方的進料口6，位于沉降區16下方的熔渣出口7與熱態金屬出口8，位于熔化區15相對兩側墻上的蓄熱式燃燒器的燒嘴9、蓄熱室10內部的蓄熱體10a、10b，鼓風機11，煙氣管道12，燃氣管道13a、13b，置于沉降區16爐頂的石墨電極14；從爐頂5向下延伸的隔墻4將爐體的爐膛分為熔化區15與沉降區16兩個部分，熔化區15在沉降區16兩側呈對稱布置，熔化區15爐底要高于沉降區16爐底。熔化區15爐底采用傾斜式爐底，爐底傾斜角度在3-5°之間以保證熔化后的物料可以流向隔墻方向，從而最終進入到沉降區16。固態物料17由進料口6投入到熔化區15中，在熔化區15內相對兩側的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用煤制氣、高爐煤氣、焦爐煤氣等低熱值燃氣燃燒產生的高溫傳導加熱熔化區15內物料，物料開始軟化并最終形成可流動熔體。熔化區15爐底采用傾斜式設計，保證可流動熔體向熔化區15與沉降區16之間的隔墻4一側流動，隔墻4下端與耐火爐底的間距為500～700mm，在隔墻4下方留有開口，保證熔體進入到沉降區16內。熔化區15底層的耐火材料為酸性耐火材料，熔化區15上層的耐火材料為中性耐火材料；所述熔化區15底層酸性耐火材料的厚度和上層中性耐火材料的厚度比為5～10：1。在沉降區16內，由不斷從熔化區15進入的熔體形成液態的熔池18，在沉降區16爐頂貫穿有石墨電極14，石墨電極14插入到熔池18中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態金屬的最終分離。分離后的熔渣由熔渣出口7排出，熱態金屬由熱態金屬出口8排出。

蓄熱式燃燒技術的工作原理是，在熔化區15內主要依靠低成本的燃氣進行燃燒，依靠蓄熱式燃燒技術，在燃氣消耗量相對較少的狀態下爐內溫度即可以高達1600℃以上。蓄熱式燃燒器主要結構如圖2所示，包括布置于熔化區相對側墻上燒嘴9、蓄熱室10，蓄熱室內的蓄熱體10a、10b，燃氣管道13a、13b，煙氣與空氣共用管道19a、19b，四通換向閥20，煙氣管道12，煙氣處理裝置21，鼓風機11，引風機22。

圖3示出了蓄熱式燃燒器的工作原理，當右側燒嘴燃燒時，途中箭頭表示氣流走向。冷態空氣經由鼓風機進入四通換向閥20后通過煙氣與空氣共用管道19a進入設有蓄熱體10a的蓄熱室，此時蓄熱體10a處于高溫狀態，溫度可達1000℃以上，主要材料可以是蜂窩體以及陶瓷球等換熱效率高的耐火材料。冷態空氣經過蓄熱體10a時與蓄熱體進行換熱，冷態空氣被加熱成溫度高達1000℃的高溫空氣，而蓄熱體溫度則逐漸降低。此時燃氣管道13a處于打開狀態，13b處于關閉狀態。由燃氣管道13a進入的燃氣與高溫空氣預混合后通過燒嘴9噴入到熔化區15中進行燃燒，燃燒溫度可以達到1600℃以上。由于引風機22的作用，熔化區15內爐膛中的高溫煙氣被引流進入設有蓄熱體10b的蓄熱室中，此時蓄熱體10b處于溫度較低狀態，溫度在500℃以下，其材質與前所述及的蓄熱體10a相同。從熔化區15爐膛內進入的高溫煙氣通過低溫的蓄熱體10b，進行高溫煙氣與蓄熱體的換熱，蓄熱體被逐漸加熱到1000℃以上，而高溫煙氣被冷卻到250℃以下，通過煙氣與空氣共用管道19b和四通換向閥20后進入煙氣管道12，經煙氣處理裝置21后排入大氣。經過一定時間后，首先燃氣管道13a關閉，之后四通換向閥20換向，工作原理如圖3所示，由鼓風機11鼓入的冷態空氣通過四通換向閥20后進入煙氣與空氣共用管道19b，之后進入到設有蓄熱體10b的蓄熱室中，由于四通換向閥20換向前蓄熱體10b已經被加熱到1000℃以上，冷態空氣穿過蓄熱體10b后與其發生換熱，冷態空氣被加熱到1000℃左右成為高溫空氣，而蓄熱體10b則逐漸冷卻。此時燃氣管道13b打開，燃氣與高溫空氣混合后開始燃燒，燃燒火焰溫度可以高達1600℃以上。由于引風機22的作用，熔化區15爐膛內的高溫煙氣進入到設有蓄熱體10a的蓄熱室內，前面所述溫度降低的蓄熱體10a與高溫煙氣進行換熱，蓄熱體被逐漸加熱到1000℃以上，而高溫煙氣則被逐漸冷卻到250℃以下，通過四通換向閥20后經由煙氣管道12后，在煙氣處理裝置21被凈化后排放。如上所述，左右兩個蓄熱室燃燒器交替工作，四通換向閥20、燃氣管道13a，13b等均采用自動化控制。蓄熱室燃燒器在熔化區15側墻上的布置也采用傾斜布置，坡度與熔化區15爐底保持一致，保證燒嘴9與物料保持最佳距離，提高熱傳導效率。

具體實施方式一

一種燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐，包括爐基礎1，耐火材料爐底2，內置冷卻銅水套的由耐火磚和耐火材料砌成的爐體側墻3，位于熔化區與沉降區之間的隔墻4，位于爐膛上方的爐頂5，設于熔化區15爐頂5上方的進料口6，位于沉降區16下方的熔渣出口7與熱態金屬出口8，位于熔化區15相對兩側墻上的5組蓄熱式燃燒器的燒嘴9、蓄熱室10內部的蓄熱體10a、10b，鼓風機11，煙氣管道12，燃氣管道13a、13b，置于沉降區爐頂的石墨電極14。

熔煉爐可以分為熔化區15、沉降區16，熔化區在沉降區兩側呈對稱布置，熔化區爐底要高于沉降區爐底。固態物料17由進料口6投入到熔化區15中，在熔化區15內相對兩側的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用煤制氣燃燒產生的高溫傳導加熱熔化區15內物料，物料開始軟化并最終形成可流動熔體。

在熔化區15爐底，采用傾斜式設計，其角度設計為3°，保證可流動熔體向熔化區15與沉降區16之間的隔墻4一側流動，隔墻4下方距離熔化區15爐底的間距為500mm，以保證熔體進入到沉降區16內。熔化區15底層的耐火材料為酸性耐火材料，熔化區15上層的耐火材料為中性耐火材料，且熔化區15底層酸性耐火材料的厚度和上層中性耐火材料的厚度比為5：1。

在沉降區16內，由不斷從熔化區15進入的熔體形成液態的熔池18，在沉降區16爐頂貫穿有石墨電極14，石墨電極14插入到熔池18中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態金屬的最終分離，分離后的熔渣由熔渣出口7排出，熱態金屬由熱態金屬出口8排出，得到渣中金屬含量更低、熱態金屬品位更高的金屬產品。

將某鐵礦經“配料-轉底爐直接還原”工藝處理后得到金屬化率為88％的焙燒產品，熱態直接投入本發明的燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐中進行處理，控制熔化區溫度為1400℃、氣氛為弱氧化性氣氛，沉降區溫度為1550℃、氣氛為還原性氣氛，最終可得到熔分鐵的鐵品位97.91％、渣的鐵含量為2.71％的產品，其熔分鐵鐵品位和回收率指標均高于普通熔煉爐1％以上。

具體實施方式二

一種燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐，其結構如圖1所示：包括爐基礎1，耐火材料爐底2，內置冷卻銅水套的由耐火磚和耐火材料砌成的爐體側墻3，位于熔化區與沉降區之間的隔墻4，位于爐膛上方的爐頂5，設于熔化區15爐頂5上方的進料口6，位于沉降區16下方的熔渣出口7與熱態金屬出口8，位于熔化區16相對兩側墻上的3組蓄熱式燃燒器的燒嘴9、蓄熱室10內部的蓄熱體10a、10b，鼓風機11，煙氣管道12，燃氣管道13a、13b，置于沉降區爐頂的石墨電極14。

熔煉爐可以分為熔化區15、沉降區16，熔化區15在沉降區16兩側呈對稱布置，熔化區15爐底要高于沉降區16爐底。固態物料17由進料口6投入到熔化區15中，在熔化區15內相對兩側的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用高爐煤氣燃燒產生的高溫傳導加熱熔化區內物料，物料開始軟化并最終形成可流動熔體。

在熔化區15爐底，采用傾斜式設計，其角度設計為4°，保證可流動熔體向熔化區15與沉降區16之間的隔墻4一側流動，隔墻4下方距離熔化區15爐底的間距為600mm，以保證熔體進入到沉降區16內。熔化區15底層的耐火材料為酸性耐火材料，熔化區15上層的耐火材料為低品級碳化硅(含SiC約85％)材質，且熔化區15底層酸性耐火材料的厚度和上層低品級碳化硅的厚度比為8：1。

在沉降區16內，由不斷從熔化區15進入的熔體形成液態的熔池18，在沉降區16爐頂貫穿有石墨電極14，石墨電極14插入到熔池18中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態金屬的最終分離，分離后的熔渣由熔渣出口7排出，熱態金屬由熱態金屬出口8排出，得到渣中金屬含量更低、熱態金屬品位更高的金屬產品。

將某銅冶煉渣經“配料-轉底爐直接還原”工藝處理后得到金屬化率為80％的焙燒產品，熱態直接投入本發明的燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐中進行處理，控制熔化區溫度為1450℃、氣氛為弱氧化性氣氛，沉降區溫度為1600℃、氣氛為還原性氣氛，最終可得到熔分鐵的鐵品位96.85％、渣的鐵含量為2.09％的產品，其熔分鐵鐵品位和回收率指標均高于普通熔煉爐2％以上。

具體實施方式三

一種燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐，其結構如圖1所示：包括爐基礎1，耐火材料爐底2，內置冷卻銅水套的由耐火磚和耐火材料砌成的爐體側墻3，位于熔化區15與沉降區16之間的隔墻4，位于爐膛上方的爐頂5，設于熔化區15爐頂5上方的進料口6，位于沉降區16下方的熔渣出口7與熱態金屬出口8，位于熔化區15相對兩側墻上的1組蓄熱式燃燒器的燒嘴9、蓄熱室10內部的蓄熱體10a、10b，鼓風機11，煙氣管道12，燃氣管道13a、13b，置于沉降區16爐頂5的石墨電極14。

熔煉爐可以分為熔化區15、沉降區16，熔化區15在沉降區16兩側呈對稱布置，熔化區15爐底要高于沉降區16爐底。固態物料17由進料口6投入到熔化區15中，在熔化區15內相對兩側的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用焦爐煤氣燃燒產生的高溫傳導加熱熔化區內物料，物料開始軟化并最終形成可流動熔體。

在熔化區15爐底，采用傾斜式設計，其角度設計為5°，保證可流動熔體向熔化區15與沉降區16之間的隔墻4一側流動，隔墻4下方距離熔化區15爐底的間距為700mm，以保證熔體進入到沉降區16內。熔化區15底層的耐火材料為酸性耐火材料，熔化區15上層的耐火材料為為低品級碳化硅(含SiC約85％) 材質，且熔化區15底層酸性耐火材料的厚度和上層低品級碳化硅的厚度比為10：1。

在沉降區16內，由不斷從熔化區15進入的熔體形成液態的熔池18，在沉降區16爐頂貫穿有石墨電極14，石墨電極14插入到熔池18中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態金屬的最終分離，分離后的熔渣由熔渣出口7排出，熱態金屬由熱態金屬出口8排出，得到渣中金屬含量更低、熱態金屬品位更高的金屬產品。

將某紅土鎳礦經“配料-轉底爐直接還原”工藝處理后得到金屬化率為80％的焙燒產品，熱態直接投入本發明的燃氣燃燒與電弧聯合加熱熔煉爐中進行處理，控制熔化區溫度為1500℃、氣氛為氧化性氣氛，沉降區溫度為1600℃、氣氛為弱還原性氣氛，最終可得到鎳含量20.63％、鐵含量76.71％的高品位鎳鐵產品，其鎳品位高于普通熔分爐2％以上。