专利名称：直流电弧矿热炉生产氧化铝空心球的方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铝空心球的生产方法。具体地说，本发明涉及一种在特殊设计制造的直流电弧矿热炉中熔融工业氧化铝并用空气喷吹制造氧化铝空心球的方法。
众所周知，现有技术生产氧化铝空心球采用的是三相交流电弧矿热炉，其特征是①三根石墨电极棒悬在炉池中央，通过电极棒间产生的电弧弧光及电弧通过物料产生的矿热来加热熔化物料；②冷态起弧时，炉池底部电极棒间必须使用炭块连接，炭块用量一般在5kg以上；③由于是电极棒间产生电弧，三根电极棒又同时上下移动，因此，加料时要分次均匀加料，防止断弧；④当物料全部熔化后，由于熔体导电，使三根电极棒无法插入料液中，而是悬在料液上方，靠弧光来继续加热料液；⑤由于热量主要集中在三根电极棒中间部分，使炉池边缘和炉池底部物料难以熔透，造成炉壁和炉底挂衬。因此，三相交流电弧矿热炉生产氧化铝空心球存在下列问题①料液中含碳量较高，使氧化铝空心球变色；②弧光大量暴露在空气中，形成明弧，造成大量热量散失；③熔炼时间较长，一般至少要2小时以上；④由于电极棒间距离固定，电流调节范围受到限制；⑤每炉的出料率较低；⑥石墨电极棒易氧化，消耗较大。而通过本发明方法，用直流电弧矿热炉来生产氧化铝空心球，避免了这些缺点，其特点是①阳极固定在炉池底部，而阴极悬在炉池中央，因此，电弧能一直传到炉池底部；②底阳极与石墨炉衬相连接，即整个炉衬也成为阳极，因此，随着料液的形成，电弧也一直传到炉壁；③由于通过正负电极在整个炉池中产生电弧，电弧形成的磁场又使料液搅动，因此，物料熔化比较均匀，料液也均匀地脱气；④由于阳极固定，而阴极可随意上下调节，电流的调节范围变宽；⑤由于炉池底部和炉池壁为阳极，起弧稳定后，可一次将物料加完，不会出现断弧，这样物料将弧光埋没，使热量得到充分利用，厚厚的物料层也起到保温作用，物料熔化时间大大缩短，同时，电极棒被氧化的速度和程度也减小，减少了电极棒的消耗。由此可见，本发明采用直流电弧矿热炉来生产氧化铝空心球，解决了三相交流电弧矿热炉生产氧化铝空心球存在的上述问题。结果表明，采用直流电弧矿热炉生产氧化铝空心球，同采用三相交流电弧矿热炉生产氧化铝空心球相比，熔炼时间缩短30-50％、用电量节省20-30％、石墨电极棒消耗减少40-60％。
本发明的目的是提供一种比现有方法更经济、更易操作、适合工业化生产的在特殊设计制造的直流电弧矿热炉中电熔法制造氧化铝空心球的生产方法。
本发明的目的是这样实现的(1)直流电弧矿热炉的炉池内衬材料采用石墨块，炉池底部的石墨块与底阳极相连接。炉池内经与炉池深度相同，炉池内经是阴极石墨棒直径的2-3倍。电炉变压器侧电压调节范围为70-110V，电炉电流调节范围为0-4000A。空压机空气压力为10kg/cm2，喷嘴为扁形钢管，钢管直径为40-50mm，喷嘴口宽度为3-7mm，喷嘴固定在炉嘴下方70-90mm处，喷嘴与炉嘴夹角为60-70°。
(2)开炉前，将石墨电极棒降至与炉池底部相接触的位置，在电极棒周围填加工业氧化铝粉，厚度为50-100mm，工业氧化铝粉粒度应小于0.15mm。接通电源，起弧电流为1000-3500A，待起弧稳定后，均匀加料，一直将炉池装满为止，加料时间为10-30分钟。将电炉电流稳定在2400-3000A范围内，经30-60分钟的熔炼，物料全部熔化。然后，将电炉电流稳定在1500-2400A范围内，熔炼10-30分钟，待料液温度达到2200-2300℃时，立即倾喷球。吹球时，先将炉盖提起，再提起电极，打开空压机的放气阀。倾炉最好采用变频式，先快后慢，与料液流速相匹配。用此法生产的氧化铝空心球，氧化铝含量大于99.0％，主晶相为α-氧化铝，粒度为0.2-5.0mm，堆积密度为0.5-1.0g/cm3，颜色为白色。
下面用实施例来阐明本发明(1)直流电弧矿热炉的炉池内经和炉池深度为400mm，石墨电极棒直径为150mm，电炉变压器侧电压为90V，空压机空气压力为10kg/cm2，喷嘴钢管直径为40mm，喷嘴口宽度为5mm，喷嘴固定在炉嘴下方80mm处，喷嘴与炉嘴夹角为65°。
(2)原料为工业氧化铝粉，粒度小于0.15mm，氧化铝含量为98.0％。将上述原料称重240kg，放在炉前待用。将石墨电极棒降至与炉池底部相接触的位置，加料10kg。接通电源，起弧电流为3000-3500A。电流稳定后，均匀加料，一直将240kg料加完，加料时间为20分钟左右。原料加完后，提起炉盖，用木板将炉子上部周边物料向电极棒周围清理，此时电炉电流稳定在2500-2800A范围内。熔化40分钟左右后，物料全部熔化，料液从炉子上部电极棒周围不断冒出。此后，进入精炼期，电炉电流调至1800-2000A范围内，熔炼30分钟后，提起电极棒，立即倾炉喷球。所得产品为白色，氧化铝含量为99.4％，主晶相为α-氧化铝，粒度为0.2-5.0mm，堆积密度为0.65g/m3。
权利要求
1．一种以工业氧化铝为原料，在直流电弧矿热炉中熔炼，用空气进行喷吹，制造氧化铝空心球的方法。其特征在于电弧矿热炉阳极固定在电炉底部，与炉池内衬相连接，阴极为石墨电极棒，悬在炉池中间，可上下移动。起弧时，通过正负电极接触来起弧。起弧稳定后，原料一次加入炉中。待物料完全熔化后，将料液加热至2200-2300℃，然后倾炉吹球。
2．根据权利要求1所述，工业氧化铝粉料的粒度应小于0.15mm，氧化铝含量大于98.0％。
3．根据权利要求1所述，直流电弧矿热炉的内衬为石墨。
4．根据权利要求1所述，通过直流电弧矿热炉的正负电极来起弧，起弧电压为70-110V，电流为1000-3500A。
5．根据权利要求1所述，起弧后，在10-30分钟内将原料一次加入炉中。
6．根据权利要求1所述，原料熔化时间为30-60分钟，电压为70-110V，电流为2400-3000A。
7．根据权利要求1所述，原料熔化后，精炼时间为10-30分钟，电压为70-110V，电流为1500-2400A。
8．根据权利要求1所述，空气压力为8-10kg/cm2。
9．根据权利要求1所述，吹球喷嘴固定在炉嘴下方70-90mm处，喷嘴与炉嘴夹角为60-70°。
10．根据权利要求1所述，喷嘴为扁形钢管，钢管直径为40-50mm，喷嘴口宽度为3-7mm。
全文摘要
本发明涉及一种在特殊设计制造的直流电弧矿热炉中生产氧化铝空心球的方法。将工业氧化铝置于特殊设计制造的直流电弧矿热炉中，经2200—2300℃高温熔炼后，进行倾炉吹球，吹球空气压力为8—10kg/cm
文档编号C01F7/00GK1227189SQ9812316
公开日1999年9月1日 申请日期1998年12月7日 优先权日1998年12月7日
发明者金玉琢, 赵虎田 申请人:金玉琢