专利名称：一种“电—煤”双热源冶炼硅铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种铁合金的冶炼方法，特别是一种“电一煤”双热源冶炼硅铁的方法。
目前，国内外冶炼硅铁主要是采用以电能为热源的单热源冶炼法，在矿热炉中连续进行的。这种冶炼方法是先把合适粒度的硅石、碳素钢屑和作为还原剂的碳素材料，按规定比例配成的炉料分批加入矿热炉，使电极下端的适当部分埋在炉料中，然后，由供电系统给电极送电，依靠插在炉料中的电极间电流流经炉料产生的电阻热以及电极与炉料间产生的电弧热，使炉料不断熔融，并维持整个冶炼过程中一系列化学反应持续进行。硅石中的硅被还原剂中的碳还原出来，并且生成硅铁的许多物化反应主要是在炉内靠近电极的高温区进行的，这个高温区通常被称为“坩埚区”，冶炼生成的硅铁溶液和炉渣不断从“坩埚区”沉集到电极下方靠近炉底的“熔池区”，并定期被从出铁口排放出炉外分别收集起来。这种在矿热炉中以单热源冶炼硅铁的方法，虽然具有工艺简单、可连续生产且硅铁品质稳定等诸多优点，但其致命缺点是电能消耗高，约占硅铁生产成本的70%以上。长期以来，为寻求节省电耗、降低生产成本的新的硅铁冶炼方法，各国有关专业人员进行过多种有益的探索。1983年1月20日，日本《公开特许公报(A)》公开了住友金属工业株式会社一项名称为“铁合金的生产方法”(合金铁
制造法)的发明专利申请(昭58-9959)，向人们提供一种在专用炉中倒入熔融铁水作为高温热源，先喷入碳素粉末及氧、水蒸汽等汽化剂进行汽化产生出更大的热量，再喷入含有所需氧化物的“矿粉”，利用碳素粉末在高温铁水中汽化，生成大量的热使“矿粉”熔融并使有用元素被还原出来，在铁水中生成铁合金的冶炼方法，这种不用电能来冶炼合金的生产方法，固然无电能消耗，但对于包括铁水生产在内的整个铁合金生产过程而言，生产成本未必会有明显降低，而且工艺操作复杂，难以掌握，不易实现所需铁合金的大规模连续生产，况且，该专利申请只对较易还原的碳素铬铁、碳素锰铁的冶炼生产做了简单介绍，尚未涉及到难以还原的硅铁的冶炼生产。
本发明的目的在于提供一种既能节省电耗、降低生产成本，又能增加产量，而且工艺简单、易于操作的硅铁的冶炼方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的利用现有的矿热炉，但应事先将其电极改制成空心电极，并用连接装置把空心电极的“空心通路”(电极腔)同用来输送煤粉的压缩空气管路连接起来，冶炼开始时，先按常规向炉内装入炉料，然后放下电极，给电极送电，当电极在炉料中产生电弧并使电极下方炉底处形成“熔池区”后，随即打开安装在输送煤粉的压缩空气管路上的控制阀门，以压缩空气为载体把煤粉经空心电极末端喷射到炉中，使部分煤粉遇高温燃烧放热形成冶炼硅铁的第二热源，使其余煤粉在喷射出口处生成的未完全燃烧的高温还原性一氧化碳气体迅速膨胀升腾，以便对炉料进一步高温加热并进行高温搅拌，增强其透气性，且改善炉内各种物化反应的动力学条件，扩大反应的“坩埚区”，缩短硅铁的冶炼时间，从而达到在保留目前在矿热炉中冶炼硅铁的各种优点的同时，又可节省电能、降低硅铁生产成本。
值得注意的是在采用发明提供的方法冶炼硅铁时，为了保证煤粉能顺利喷射入炉中，输送煤粉的压缩空气的工作压力应保持在0.3～0.7兆帕。
为了保证在上述冶炼过程中能向矿热炉中喷射足够的煤粉，应当使从空心电极的电极腔喷射出的煤粉量(以千克计)与压缩空气量(以升计)的比率保持在1∶30～50左右。
本发明同现有技术相比，由于它增加了“以煤代电”的新的供热方式，而且其耗煤量大大低于所替代的电能的煤的折算量，同时由于煤粉以压缩空气为载体喷射入炉后，发生的物化反应对炉内动力学条件能产生良好的改善作用，这就不仅可以有效地节省电能、降低硅铁生产成本，而且可以大幅度提高冶炼温度及其热效率。实验表明采用本发明提供的冶炼方法，每吨硅铁约喷煤粉300-400千克，可节电15-18%，平均每吨硅铁生产成本大约降低200元人民币。
下面结合附
图1所表示的实施例对本发明作以详细描述。
图1是采用“电一煤”双热源法在矿热矿中冶炼硅铁的示意图。
图1中空心电极7由变压器11经过铜排10、短网(软导线辫)9、把持器12、铜瓦13提供电源，电极的“空心通路”即电极腔8的上端口处与钢管制成的一连接管6的一端插接相连(如图1所示)，连接管6的另一端与软胶体波纹管5的一端固接，软胶体波纹管5的另一端同喷煤粉管路4固接，喷煤粉管路4由煤粉罐3提供粒度小于2毫米的煤粉(实验中选用的是含固定碳53.31%、灰分为38.87%、挥发分为8.82%、粒度小于1毫米或2毫米左右的无烟煤粉)，由空气压缩机2提供压缩空气，将来自煤粉罐3的煤粉经喷煤粉管路4、软胶体波纹管5、连接管6、电极腔8、喷射到矿热炉中并保持工作压力不低于0.4兆帕(实验中压缩空气的压力保持在0.4～0.7兆帕)。图1中只画出一根电极以示有关的连接关系，所用矿热炉亦只画出部分炉体壳15及部分炉底18以便于描述本发明的有关细节。
本实施例的工艺程序及有关参数如下1、向炉内按常规加入混合好的炉料(包括硅石、焦炭、碳素钢屑，其重量比为20∶13∶5.6)。
2、按常规操作放下电极并给电极送电。
3、电极在炉料层底部产生电弧，炉底部位形成“熔池区”16时，即先打开控制阀1-a，再打开控制阀1-b，开始向炉内喷射煤粉，喷射压力保持在0.4～0.7兆帕。
4、根据“熔池区”16处生成的硅铁熔液及炉渣量，一般每4小时从出铁口17排放一次硅铁熔液(出铁)，可用适当容器予以收集，每炉冶炼时间比常规冶炼法缩短近两小时。
5、如上所述的冶炼过程是连续进行的，炉料被分批分期加入炉中，每炉冶炼时间是由炉内“坩埚区”14物化反应状况所决定的，实验中每炉炉料的冶炼，从加料到出铁均为分批连续(中间不必停炉)进行的。
6、实施例中从电极腔8即电极的空心通路喷射出的煤粉(千克)与压缩空气(升)的比率保持在1∶30-50。
按上述实施例进行的实验证实，与常规的硅铁冶炼方法相比，每冶炼一吨硅耗煤粉300-400千克，可节电15-18%，核算每吨硅铁的冶炼生产成本平均降低200余元人民币。
权利要求
1.一种“电-煤”双热源冶炼硅铁的方法，它以硅石、钢屑为原料、以碳质材料为还原剂，在矿热炉中利用电极输送到炉中的电能转化成热量作为主要热源来熔融炉料并完成冶炼过程的，其特征在于所使用的电极为空心电极，当该电极在矿热炉中产生电弧并使其下方靠炉底处生成“熔池区”后随即打开安装在用来输送煤粉及压缩空气管路上的控制阀门，以压缩空气为载体，经过与输送煤粉的压缩空气管路相联接的空心电极的电极腔向炉内喷射煤粉，为硅铁的冶炼提供第二热源，与事先经该电极送入炉中的电能转化成的第一热源共同使炉料继续熔融并完成冶炼过程的。
2.如权利要求1所述的一种“电一煤”双热源冶炼硅铁的方法，其特征在于用以输送煤粉的压缩空气工作压力为0.4～0.7兆帕。
3.如权利要求1所述的一种“电一煤”双热源冶炼硅铁的方法，其特征在于从空心电极的电极腔喷射出的煤粉量(以千克计)与压缩空气量(以升计)的比率为1∶30～50。
全文摘要
本发明公开了一种“电—煤”双热源冶炼硅铁的方法，它是在应用矿热炉冶炼硅铁的过程中，采取通过其空心电极的电极腔向炉内喷射煤粉，为硅铁冶炼提供新热源，并改善炉内反应动力学条件、扩大其“坩埚区”的方法，使冶炼中物化反应产生的各种热能得到更充分地利用，从而提高冶炼温度及其热效率、缩短冶炼时间，实现以煤代电、增加产量、节省电耗的目的。
文档编号C22C33/04GK1083124SQ93110059
公开日1994年3月2日 申请日期1993年1月19日 优先权日1993年1月19日
发明者李春德, 汤望霓, 王希廉, 田永兴, 杜迪生, 刘家奇, 干勇 申请人:本溪冶金高等专科学校