专利名称：钛铁分离电弧炉盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一种在电弧炉中用冶炼的方法对钛铁矿中的钛和铁分离时用 的电弧炉炉盖，特别是 一种钛铁分离电弧炉盖的组成和制作步骤。
背景技术：
用在电弧炉中冶炼还原的方法可把钛铁矿中的钛和铁分离开，冶炼还原时 是把钛铁矿粉和含有固定碳的还原剂作为炉料放在电弧炉中，用电弧炉把炉料
升温、加热到摄氏2000多度的高温，并在高温下保持一定长的还原时间，使 钛和铁分离开来。在用电弧炉冶炼还原钛铁矿时，敞口的电弧炉不能保证炉内 的分离温度和还原时间，为了保证炉内的分离温度和还原时间，电弧炉在冶炼 分离钛铁矿时电弧炉口上应封盖有电弧炉盖。现有技术中，由于电弧炉口较大， 温度较高，没有专用的钛铁分离电弧炉盖，在用电弧炉冶炼分离钛铁矿时，为 了炉内保温，冶炼时，在钛铁矿粉和含有固定碳的还原剂炉料中加入一定量的 沥青，电弧炉加热时，炉料内的沥青特别是下部炉料内的沥青在高温下先行熔 解、挥发、燃烧，沥青挥发、燃烧时产生大量的沥青烟，沥青烟是浓黑色的气 体，其中大部分是0.1 ^m的焦油细雾粒，焦油细雾粒在炉料上层可以被吸附 下来一部分，吸附在上层炉料的焦油细雾粒因受热可被碳化，在继续的加热中， 上层炉料中的碳与上层炉料结成一定厚度的壳体，在继续的加热中，上层炉料 结成的壳体强度和密实程度逐渐增强，成为封盖在电弧炉口上的 一次性电弧炉 盖，电极从一次性电弧炉盖穿过，该一次性电弧炉盖具有一定的保持炉温的作 用。这种电弧炉盖有如下不足
1. 沥青在高温电弧炉内熔解、挥发、燃烧时，要排出大量的沥青烟，.大 量的沥青烟穿过炉料从炉口冒出，沥青中的荧光物质、致癌物质3,4苯并芘也 随沥青烟挥发出来，为在炉料上层结壳，上层炉料只是吸附极小部分的沥青烟， 绝大多数的新青烟从电弧炉口喷冒出来，极大地污染劳动环境和周围环境；
2. 上层炉料结成的壳体不能多次使用，只能用在一炉生产， 一炉料熔炼 结束后要捣炉，捣炉时要捣碎上层炉料结成的壳体，捣碎的壳体碎块落到炉里 后，会从炉里冲冒出大量的粉尘，不仅劳动强度大，也极大地污染环境；
3. 在生产时，上层炉料结成的壳体的厚度、强度和密实程度不是可控的， 有时上层炉料结成的壳体会有薄弱环节，在熔炼过程中，具有薄弱环节的上层 炉料结成的壳体随时可能崩裂、塌料，造成翻渣事故，具有安全隐患；
4. 在生产时，上层炉料结成的壳体的厚度、强度和密实程度不是可控的,
4所以上层炉料结成的壳体的保温性能不是很好，不易使炉内的温度达到分离温 度和保持还原时间，使冶炼加热时间长，能耗高，产品质量较差；
5. —次加入炉内的炉料里，上层炉料用于结壳，不能用于熔炼，单炉产
量低，上层炉料结成的壳体捣炉后重新冶炼，增加能耗和生产费；
6. 只是为了在上层炉料结成一层具有保持炉温作用的一次性壳体而在炉
料中加入沥青，增加生产成本、尾气治理装置和费用。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足，提出一种强度和密实程度较高，可用 于多炉生产使用、保温性能好、能使单炉产量高、生产成本低、劳动强度低、 熔炼分离的产品质量好、安全、节能、环保的钛铁分离电弧炉盖的制作方法
技术领域：
本发明是用如下方法实现的。
本发明的发明方案是以炭素材料颗粒和耐火材料颗粒为原料，沥青为粘结 剂，经配料、混合、成型和焙烧后，制成球冠形钛铁分离电弧炉盖。
为实现上述发明方案，钛铁分离电弧炉盖的制作方法有如下步骤
(1) 按电弧炉上口的尺寸用钢板制做炉盖模具，炉盖模具有凸面向上的球冠 形部分，球冠形部分的周边连有水平的圆环形边沿，圆环形边沿的尺寸与电弧 炉口的炉壁上圆环面尺寸相配合，圆环形边沿的外圆周边连有圆环形水圈，球 冠形部分上有与电弧炉上的电极相配合的三个圆孔，圆孔的孔口上部分别有圆 简，圆简的轴线与球冠形部分的底面圆所在平面相垂直；
(2) 按质量百分数计分别取40%~50%的炭素材料颗粒，30% 40%的镁碳砖 颗粒，15% 20%的新青，
上述炭素材料颗粒是粒径1 5亳米的冶金焦颗粒、石油焦颗粒中的一种或 冶金焦颗粒与石油焦颗粒以任意比例混合的混合焦颗粒，也可以是上述冶金焦 颗粒、石油焦颗粒或混合焦颗粒与粒径1 5亳米的石墨颗粒混合的石墨焦颗粒， 石墨焦颗粒中石墨颗粒的质量百分数是8 12%,
上述镁碳砖颗粒是粒径小于30亳米的用新镁碳砖粉碎后的颗粒或用废旧 镁碳砖粉碎后颗粒，
上述沥青是煤沥青、石油沥青中的一种或煤沥青与石油沥青以任意比例混 合的混合新青；
(3) 把上述按量取出的炭素材料颗粒和镁碳砖颗粒混合均匀，得到骨料颗 粒，把骨料颗粒加热到100°C~300°C，在骨料颗粒内加入上述按量取出的沥青， 混合均匀，得到沥青混凝土；
(4) 把炉盖模具放到电弧炉口上，圆环形边沿在电弧炉口的炉壁上圆环面 上，球冠的凸面朝上，把新青混凝土摊放到炉盖模具上，让炉盖模具面上的沥 青混凝土的厚度是250 350亳米，把沥青混凝土在炉盖模具上夯实、表面拍平， 得到炉盖予制件；
(5) 在电弧炉内加入炉料，把电极从电极孔插入，通电加热炉料，让炉内升温加热焙烧炉盖予制件，焙烧炉盖予制件时，把炉盖予制件先在30(TC 40(TC 的温度下焙烧5 10个小时，再在60(TC 70(TC的温度下焙烧IO个小时，得到 钛铁分离电弧炉盖。
制得铁铁分离电弧炉盖后，就可以用上述钛铁分离电弧炉盖封闭的电弧炉 中用冶炼还原的方法分离炉料中的钛和铁。在生产中，电弧炉的温度超过炉盖 模具钢板的熔化温度，炉盖模具钢板的球冠形部分可以熔化落入炉中随铁排 出，在继续的加热中，钛铁分离电弧炉盖的强度还可以增加。
用上述方法方制成的钛铁分离电弧炉盖有球冠形部分，球冠形部分上有与 三个电极相配合的三个电极孔，球冠形部分的周边有圆环形边沿。
用本发明的方法制得的钛铁分离电弧炉盖强度和密实程度较高，耐高温性 能好，保温性能好，使用寿命较长，可在多炉生产中使用，在钛铁分离生产中， 能耗低、得到的产品质量高、生产安全性好、劳动强度小； 一次加入炉内的炉 料能在一次熔炼过程中全部参与熔炼分离，单炉产量高；炉料中没有沥青，生 产成本低、熔炼生产时没有因沥青在电弧炉内熔解、挥发、燃烧而产生的大量 沥青烟，使劳动环境清洁，对周围环境没有污染，节省尾气治理装置和费用。
下面结合实施例和附图，对本发明作进一步地说明。
图1是根据本发明的发明方案提出的 一种制作钛铁分离电弧炉盖用的炉盖 模具的主剖视示意图2是图1的俯视局剖示意图3是钛铁分离电弧炉盖的主剖视示意图4是图3的俯视局剖示意图5是烧掉炉盖模具球冠形部分的钛铁分离电弧炉盖的侧剖视示意图。
具体实施例方式
实施例1
图l、图2中，钛铁分离电弧炉盖的制作方法有如下步骤
(1) 按电弧炉上口的尺寸用钢板制做炉盖模具1,炉盖模具有凸面向上的球 冠形部分2，球冠可以是圆球冠，也可以是椭球冠，球冠形部分的底面圆直径 与电弧炉上口的内径相同，球冠形部分的周边有水平的圆环形边沿3，圆环形 边沿的尺寸与电弧炉口的炉壁上圆环面尺寸相配合，圆环形边沿的外圆周边连 有圆环形水圈4，水圈上有吊运环13，球冠形部分上有与电弧炉上的电极相配 合的三个圆孔5、 6、 7，圆孔的外径比电极的外径大50-100亳米，三个圆孔的 孔口上部分别有圆筒8、 9、 10,圆简的轴线11与球冠形部分的底面圆所在平 面12相垂直；
(2) 按质量百分数计分别取45%的冶金焦颗粒，35%的镁碳砖颗粒，20%的 煤沥青，
上述冶金焦颗粒是粒径1~5亳米的冶金焦颗粒，上述镁碳砖颗粒是用废旧
6镁碳砖粉碎成粒径小于30亳米的镁碳砖颗粒；
(3) 把上述按量取出的冶金焦颗粒和镁碳砖颗粒混合均匀，得到骨料颗粒， 把骨料颗粒加热到100°C~300°C，在骨料颗粒内加入上述按量取出的煤沥青， 混合均匀，得到沥青混凝土；
(4) 把炉盖模具放到电弧炉口上，圆环形边沿在电弧炉口的炉壁上圆环面 上，球冠的凸面朝上，把沥青混凝土摊放到炉盖模具上，让炉盖模具面上的沥 青混凝土的厚度是250 350毫米，把沥青混凝土在炉盖模具上夯实、表面拍平， 得到炉盖予制件；
(5) 在电弧炉内加入炉料，把电极从电极孔插入，通电加热炉料，让炉内升 温加热焙烧炉盖予制件，焙烧炉盖予制件时，把炉盖予制件先在30(TC 40(TC 的温度下焙烧5 10个小时，再在60(TC 70(TC的温度下焙烧IO个小时，得到 钛铁分离电弧炉盖。
图3、图4中，制成的钛铁分离电弧炉盖有烧成的耐高温球冠形炉盖体14， 炉盖体上有与电弧炉的三个电极相配合的三个电极孔15、 16、 17，球冠形炉盖 体下有钢板制做炉盖模具18，
用上述方法方法制成的钛铁分离电弧炉盖在生产中使用时，炉盖模具的球 冠形部分和球冠形部分上的三个圆孔孔口上圆简可以被熔化掉，剩余的圆环形 边沿和水圈围在球冠形炉盖体的外圆周，水圈上的吊运环用于吊起钬铁分离电 弧炉盖的起吊点。
图5中，烧掉炉盖模具球冠形部分和球冠形部分上的三个圆孔孔口上圆简 的钛铁分离电弧炉盖有烧成的耐高温球冠形炉盖体19，炉盖体上有与电弧炉的 电极相配合的电极孔20、 21，球冠形炉盖体的外圆周围有圆环形边沿和水圏 22,水圏上的吊运环23。
实施例2
在钛铁分离电弧炉盖的制作方法中的
步骤(2)中，按质量百分数计分别取47%的石油焦颗粒，38%的镁碳砖颗粒， 15%的煤沥青，
上述石油焦颗粒是粒径1~5毫米的石油焦颗粒，
步骤(3)中，把上述按量取出的冶金焦颗粒和镁碳砖颗粒混合均匀，
其余与实施例l相同。
实施例3
在钛铁分离电弧炉盖的制作方法中的
步骤(2)中，按质量百分数计分别取22%的冶金焦颗粒，22%的石油焦颗粒， 38%的镁碳砖颗粒，18%的煤沥青，
上述石油焦颗粒是粒径1 5亳米的石油焦颗粒，
步骤(3)中，把上述按量取出的冶金焦颗粒，石油焦颗粒和镁碳砖颗粒混合 均匀，其余与实施例l相同。 实施例4
在钛铁分离电弧炉盖的制作方法中的
步骤(2)中，按质量百分数计分别取22%的冶金焦颗粒，22%的石油焦颗粒， 38%的镁碳砖颗粒，10%的煤沥青和8%的石油沥青， 上述石油焦颗粒是粒径1~5亳米的石油焦颗粒，
步骤(3)中，把上述按量取出的冶金焦颗粒，石油焦颗粒和镁碳砖颗粒混合 均匀，得到骨料颗粒，把骨料颗粒加热到100°C~300°C，在骨料颗粒内加入上 述按量取出的煤莉青和石油沥青，混合均匀，得到沥青混凝土；
其余与实施例l相同。
实施例5
在钛铁分离电弧炉盖的制作方法中的
步骤(2)中，按质量百分数计分别取20%的冶金焦颗粒，25%的石油焦颗粒， 5%的石墨颗粒，35%的镁碳砖颗粒，15%的煤沥青，
上述石油焦颗粒是粒径1~5亳米的石油焦颗粒，石墨颗粒是粒径1~5亳米 的石墨颗粒，
步骤(3)中，把上述按量取出的冶金焦颗粒，石油焦颗粒、石墨颗粒和镁碳 砖颗粒混合均匀，
其余与实施例l相同。 实施例6
在钛铁分离电弧炉盖的制作方法中的
步骤(2)中，按质量百分数计分别取22。/。的冶金焦颗粒，21%的石油焦颗粒， 4%的石墨颗粒，35%的镁碳砖颗粒，10。/。的煤新青，8%的石油沥青，
上述石油焦颗粒是粒径1 5亳米的石油焦颗粒，石墨颗粒是粒径1~5亳米 的石墨颗粒，
步骤(3)中，把上述按量取出的冶金焦颗粒，石油焦颗粒、石墨颗粒和镁碳 砖颗粒混合均匀，得到骨料颗粒，把骨料颗粒加热到10(TC 30(TC，在骨料颗 粒内加入上述按量取出的煤莉青和石油新青，混合均匀，得到沥青混凝土；
其余与实施例l相同。
上述炭素材料颗粒也可以是粒径1~5毫米的废旧电极粉碎后的颗粒，在制 作钛铁分离电弧炉盖时，废旧电极粉碎后的颗粒用量与上述冶金焦颗粒或石油 焦颗粒的用量相同。
权利要求
1.一种钛铁分离电弧炉盖的制作方法，其特征在于有如下步骤(1)按电弧炉上口的尺寸用钢板制做炉盖模具，炉盖模具有凸面向上的球冠形部分，球冠形部分的周边连有水平的圆环形边沿，圆环形边沿的尺寸与电弧炉口的炉壁上圆环面尺寸相配合，圆环形边沿的外圆周边连有圆环形水圈，球冠形部分上有与电弧炉上的电极相配合的三个圆孔，圆孔的孔口上部分别有圆筒，圆筒的轴线与球冠形部分的底面圆所在平面相垂直；(2)按质量百分数计分别取40％～50％的炭素材料颗粒，30％～40％的镁碳砖颗粒，15％～20％的沥青，上述炭素材料颗粒是粒径1～5毫米的冶金焦颗粒、石油焦颗粒中的一种或冶金焦颗粒与石油焦颗粒以任意比例混合的混合焦颗粒，也可以是上述冶金焦颗粒、石油焦颗粒或混合焦颗粒与粒径1～5毫米的石墨颗粒混合的石墨焦颗粒，石墨焦颗粒中石墨颗粒的质量百分数是8～12％，上述镁碳砖颗粒是粒径小于30毫米的用新镁碳砖粉碎后的颗粒或用废旧镁碳砖粉碎后颗粒，上述沥青是煤沥青、石油沥青中的一种或煤沥青与石油沥青以任意比例混合的混合沥青；(3)把上述按量取出的炭素材料颗粒和镁碳砖颗粒混合均匀，得到骨料颗粒，把骨料颗粒加热到100℃～300℃，在骨料颗粒内加入上述按量取出的沥青，混合均匀，得到沥青混凝土；(4)把炉盖模具放到电弧炉口上，圆环形边沿在电弧炉口的炉壁上圆环面上，球冠的凸面朝上，把沥青混凝土摊放到炉盖模具上，让炉盖模具面上的沥青混凝土的厚度是250～350毫米，把沥青混凝土在炉盖模具上夯实、表面拍平，得到炉盖予制件；(5)在电弧炉内加入炉料，把电极从电极孔插入，通电加热炉料，让炉内升温加热焙烧炉盖予制件，焙烧炉盖予制件时，把炉盖予制件先在300℃～400℃的温度下焙烧5～10个小时，再在600℃～700℃的温度下焙烧10个小时，得到钛铁分离电弧炉盖。2.按权利要求1所述的钛铁分离电弧炉盖的制作方法，其特征是所述的步骤2中，按质量百分数计分别取45％的冶金焦颗粒，35％的镁碳砖颗粒，20％的煤沥青。
2. 按权利要求1所述的钛铁分离电弧炉盖的制作方法，其特征 是所述的步骤(2)中，按质量百分数计分别取47%的石油焦颗粒，38% 的镁碳砖颗粒，15%的煤沥青。
3. 按权利要求1所述的钛铁分离电弧炉盖的制作方法，其特征 是所述的步骤(2)中，按质量百分数计分别取22%的冶金焦颗粒，22% 的石油焦颗粒，38%的镁碳砖颗粒，18%的煤新青。
4. 按权利要求1所述的钛铁分离电弧炉盖的制作方法，其特征 是所述的步骤(2)中，按质量百分数计分别取22%的冶金焦颗粒，22% 的石油焦颗粒，38%的镁碳砖颗粒，10%的煤沥青和8%的石油沥青。
5. 按权利要求l所述的钛铁分离电弧炉盖的制作方法，其特征 是所述的步骤(2)中，按质量百分数计分别取20%的冶金焦颗粒，25% 的石油焦颗粒，5%的石墨颗粒，35%的镁碳砖颗粒，15%的煤沥青。
6. 按权利要求l所述的钛铁分离电弧炉盖的制作方法，其特征 是所述的步骤U)中，按质量百分数计分别取22%的冶金焦颗粒，21% 的石油焦颗粒，4%的石墨颗粒，35%的镁碳砖颗粒，10%的煤沥青， 8%的石油新青。
全文摘要
钛铁分离电弧炉盖的制作方法，先制做炉盖模具，用炭素材料、镁碳砖颗粒和沥青制成沥青混凝土，在炉盖模具上成型，让炉盖模具面上的沥青混凝土的厚度是250～350毫米，把沥青混凝土在炉盖模具上夯实，表面拍平，得到炉盖予制件，把炉盖予制件先在300℃～400℃的温度下焙烧5～10个小时，再在600℃～700℃的温度下焙烧10小时，得到钛铁分离电弧炉盖。本发明制的钛铁分离电弧炉盖强度和密实程度较高，保温性能较好，可在多炉生产使用，生产安全性好、劳动强度低、能耗低、产品质量高；单炉产量高，节省能源；炉料中没有沥青，生产成本低、熔炼生产时没有因沥青在电弧炉内熔解、挥发、燃烧而产生的大量挥发份和烟灰，劳动环境清洁，对周围环境没有污染。
文档编号F27B3/10GK101619925SQ20091001294
公开日2010年1月6日 申请日期2009年8月6日 优先权日2009年8月6日
发明者姜雨臣, 立 孙, 尹昭翔, 韩东洋 申请人:铁岭龙鑫钛业新材料有限公司