专利名称：火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉喷煤方法
技术领域：
本发明涉及一种火法矿热电炉冶炼生产中的工艺及设备，尤其是火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉喷煤方法。
背景技术：
火法冶金是指用燃料、电能或其他能源产生高温，在高温下应用冶金炉把有价金 属和精矿中的大量脉石分离开的各种作业。又称高温冶金，是利用高温从矿石中提取金属 或金属化合物的冶金过程，是冶金的主要方法。此过程没有水溶液参与反应，所以又称干法 冶金。主要用于钢铁冶炼、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金、电石生产等。火法冶 金的典型工艺过程有矿石准备、冶炼、精炼三个步骤；其主要反应是还原-氧化反应。有色 金属、铜、镍、铁合金、钢、电石等产品绝大部分用还原电炉冶炼，产品有冰铜、冰镍、硅铁、碳 素锰铁、锰硅合金、碳素铬铁、钨铁、硅铬合金、硅钙合金、磷铁、电石等，在还原电炉内用矿 石配加焦炭或其他碳质还原剂依靠电能加热进行冶炼。运行时电极插入炉料，除电极端部 和焦炭颗粒之间产生电弧外，主要通过炉料和炉渣的电阻热加热。用作还原剂的焦炭同时 是炉料中传导电能并对炉膛电阻起主要影响的因素，焦炭颗粒较细有利于在炉料中均勻分 布而且具有较高的电阻率。现有的铜、镍、铁合金、电石等的冶炼电炉通常体积庞大，在炉中插有三相电极，大 体呈等边三角形分布，很显然离电极较远的边缘部分、液面以上的部分温度、氧气含量的分 布很不均勻，从而导致局部还原反应效率低下。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉 喷煤方法，在冶炼过程中使用该方法能够大幅减少原料中焦炭的使用量，提高还原反应的 效率，并且能降低电炉的耗电量，从而有效降低了生产成本。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉喷煤方法，其特别之处在 于，在冶炼炉中的原料被加热至熔融状态时，向炉中液面以下通入由无烟煤粉末和空气，或 者无烟煤粉末和氧气组成的混合物。其中原料中焦炭的用量为目前常规工艺中所需焦炭总重量的20-25%，而喷入的 无烟煤粉末的用量为原料中焦炭重量的2. 7-3. 5倍。其中无烟煤粉末的粒度为30-250目。其中向炉底部通入混合物。经过在铁合金和电石冶炼炉中的试验证明，在使用本发明方法同时喷入空气和 无烟煤粉末的情况下，在原料中只需添加原焦炭重量约20-25%，而用原料中焦炭重量的 2. 7-3. 5倍的无烟煤粉末与空气一起喷入。由于喷入空气和无烟煤粉末能提高局部温度， 加快反应效率，因此能节约冶炼时间，当然也可以保持冶炼时间不变，而适当降低功率，同样经过在铁合金和电石冶炼炉中的试验证明，前述方案能节约20%左右的电能。由于喷入空气可能会带走部分热量，因此喷入氧气效果更佳，但氧气制备成本较高，比较适合大型企 业。很明显，本发明的方法适用于所有用电炉冶炼，而需要加入碳质原料的生产工艺 中，均能节约电能，节约焦炭。
附图1为实现本发明方法的装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图来对实现本发明方法的装置作进一步详细的说明如图1所示，包括一石墨化碳素管1，该石墨化碳素管1的一端为喷嘴，喷嘴处为圆 锥状，其另一端分别与鼓风机8和料仓6连通。石墨化碳素管1上远离喷嘴的一端与一软 管5连通，该软管5的另一端分别与鼓风机8和料仓6连通。软管5可采用橡胶管，使用软 管5便于移动式作业，从而根据需要向炉内不同位置喷入，避免设置多个固定式喷煤装置。另外还可以在石墨化碳素管1和软管5之间连通有一段钢管3，该钢管3的一端通 过管卡4与软管5连接，该钢管3的另一端通过绝缘管卡2与石墨化碳素管1连接，并且在 该钢管3上与石墨化碳素管1连接处包裹有绝缘材料，绝缘管卡2可采用塑料管卡4，绝缘 材料可采用耐火陶瓷或石棉绝缘带，确保钢管3和石墨化碳素管1之间的绝缘安全。由于喷嘴插入炉内时阻力较大，因此插入和取出石墨化碳素管1时可以采用机械 装置，其结构与捣炉机基本相同，使用时无需捣杆，将喷枪的钢管3部分安装在捣杆座的位 置上，或者根据长度需要将喷枪的钢管3部分直接安装在捣杆上，就能够将石墨化碳素管1 顺利的插入炉内指定位置处。鼓风机8通过管道与软管5连通，在管道上安装有调节阀7从而调节空气流量，料 仓6也通过管道与软管5连通，在管道上安装有调节阀7从而控制流速。实施例1在1800KVA的铁合金冶炼炉中，在原料中只添加根据目前常规工艺所需焦炭总重 量的20%，在冶炼炉中的原料被加热至熔融状态时，向炉中液面以下通入由无烟煤粉末和 空气组成的混合物。其中喷入的无烟煤粉末的用量为原料中焦炭重量的3. 5倍，无烟煤粉 末的粒度为100目，喷入的位置为液面下较低的位置，可以通过经验或在线检测系统实时 获取并根据需要改变喷入位置。其中空气的用量和流速无需具体限定，只要能使无烟煤粉 末顺利喷入即可。与目前常规工艺相比，平均耗电量减少18%。实施例2在6300KVA的铁合金冶炼炉中，在原料中只添加根据目前常规工艺所需焦炭总重 量的25%，在冶炼炉中的原料被加热至熔融状态时，向炉中液面以下通入由无烟煤粉末和 空气组成的混合物。其中喷入的无烟煤粉末的用量为原料中焦炭重量的2. 7倍，无烟煤粉 末的粒度为80目，喷入的位置为液面下较低的位置，可以通过经验或在线检测系统实时获 取并根据需要改变喷入位置。其中空气的用量和流速无需具体限定，只要能使无烟煤粉末顺利喷入即可。与目前常规工艺相比，平均耗电量减少20 %。实施例3在8000KVA的电石冶炼炉中，在原料中只添加根据目前常规工艺所需焦炭总重量 的23%，在冶炼炉中的原料被加热至熔融状态时，向炉中液面以下通入由无烟煤粉末和氧 气组成的混合物。其中喷入的无烟煤粉末的用量为原料中焦炭重量的3倍，无烟煤粉末的 粒度为120目，喷入的位置为液面下较低的位置，可以通过经验或在线检测系统实时获取 并根据需要改变喷入位置。其中氧气的用量和流速无需具体限定，只要能使无烟煤粉末顺 利喷入即可。与目前常规工艺相比，平均耗电量减少23 %。由于火法冶炼电炉种类多、功率较大，各企业工艺也不同，因此上述所有实施例中 的“目前常规工艺所需焦炭总重量”均指未采用本发明方法，而是采用普通火法冶炼工艺时 焦炭的正常用量。另外一般应使用发热量不低于6000大卡的无烟煤。另外增加空气(氧气)流量能够使局部温度更高，而减少流量则更有利于生成一 氧化碳从而促进还原，实际使用时可根据需要自行调节。
权利要求
一种火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉喷煤方法，其特征在于在冶炼炉中的原料被加热至熔融状态时，向炉中液面以下通入由无烟煤粉末和空气，或者无烟煤粉末和氧气组成的混合物。
2.如权利要求1所述的火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉喷煤方法，其 特征在于其中原料中焦炭的用量为目前常规工艺中所需焦炭总重量的20-25%，而喷入 的无烟煤粉末的用量为原料中焦炭重量的2. 7-3. 5倍。
3.如权利要求1所述的火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉喷煤方法，其 特征在于其中无烟煤粉末的粒度为30-250目。
4.如权利要求1所述的火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉喷煤方法，其 特征在于其中向炉底部通入混合物。
全文摘要
本发明涉及一种火法矿热电炉冶炼生产中的工艺及设备，尤其是火法电炉冶炼中用无烟煤代替焦炭的移动式电炉喷煤方法，其特别之处在于，在冶炼炉中的原料被加热至熔融状态时，向炉中液面以下通入由无烟煤粉末和空气，或者无烟煤粉末和氧气组成的混合物。很明显，本发明的方法适用于所有用电炉冶炼，而需要加入碳质原料的生产工艺中，均能节约电能，节约焦炭。
文档编号F27D3/18GK101813420SQ20091011764
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者牛庆君 申请人:牛庆君