一种燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉的制作方法

本发明涉及一种熔炼炉，尤其涉及一种燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉，属于加热熔炼炉领域。

背景技术：

目前通常采用高炉和电炉等实现含铁物料的渣铁分离。高炉是一种直立炉型，适用于处理氧化球团或烧结矿，且还需以焦炭作为原料，采用其进行炼铁时，存在着技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，但高炉也存在着对入炉物料的要求高、需使用焦煤、能耗较高和能源利用效率低等缺点；电炉是把炉内的电能转化为热量对工件加热的加热炉，其优点有炉内气氛容易控制，物料加热快，加热温度高，生产过程较易实现机械化和自动化，劳动卫生条件好，热效率高，产品质量好，且更加环保，但电炉也同样存在着明显的缺点，如配电设备费用高、电力成本高和需要注意绝缘等问题。

专利号为ZL200810079930.5的中国发明专利提供一种电弧炉熔融炼铁的方法和装置，熔炼炉部分包括炉体2、炉盖10、加料设备和出料设备，炉体2下部有铁水流出口9。炉盖10上有三个电极插孔12，分别插入电极1，三根电极插孔成三角形分布。炉体2外一对加热炉5a、5b和一对蓄热器6a、6b，两台加热炉相对位置安装在炉体2外的两侧。加热炉通过连接口4与电弧炉的炉体2连接，连接口内气体可以来回流动。蓄热器6a、6b的一端与加热炉连接，另一端分别与鼓风机8和排放系统连接。加热炉设有烧嘴，助燃空气管路和燃料管路连接到烧嘴。鼓风机8的出口分四路，分别与两个加热炉和两个蓄热器相连接，每路装有阀门。与加热炉连接的燃料管路和与蓄热器连接的废气排放管路上也装有阀门。两台加热炉交替燃烧燃料和析出气体，两台蓄热器交替蓄热和放热。析出气体为金属铁氧化物还原过程中产生的气体，其中含有大量的CO、H₂。该蓄热器的蓄热体7为陶瓷球状体。电弧炉的炉体及炉盖为钢结构。所述炉体2和炉盖10，电极1与炉盖10之间为水冷套密封连接。电弧炉装有压力防空阀11作为防爆装置；该电弧炉所存在的主要缺陷如下：

(1)在熔炼炉膛内，一方面由于加热炉中热气流甚至火焰进入熔炼炉炉膛内直接对石墨电极进行喷吹，将会冲刷电极材料造成电极消耗加快；另一方面热气流在熔炼炉行进路径上遇到电极的阻挡，将会造成气流的紊乱。

(2)所述金属氧化物还原过程中将会产生大量气体，无可避免会产生大量泡沫渣，这些泡沫渣在浮起后经加热炉进入熔炼炉炉膛的热气流带动将会随气流堵塞通风管道，造成生产不畅。

(3)在加热炉中主要靠熔炼炉中的析出气体作为燃气，其生成量随着物料以及煤、焦炭等配比的变化会有很大波动，造成燃烧的不稳定性，影响炉内温度的控制。由于可燃气体在量上无法控制，可能会造成爆炸事故。

(4)可燃气体与助燃空气在加热炉内进行燃烧，而不是直接在熔炼炉炉膛中进行燃烧，不可避免造成热量损失，热量利用率不高.

专利号为ZL201020682060.3的中国发明专利公开了一种燃气蓄热式熔化炉，包括熔解炉1、保温炉10。熔解炉1的炉膛底部高于保温炉10的炉膛底部，熔解炉1的炉膛底部通过斜槽11与保温炉10的炉膛底部连通。在熔解炉1和保温炉10上分别设有一套燃烧器；在熔解炉1内的铝液被集中融化后，经斜槽11流入保温炉10内保温，在两个炉膛内都使用燃气燃烧加热。该燃气蓄热式熔化炉所存在的主要缺陷如下：

(1)具有燃气熔炼炉固有的缺点，利用辐射传热，热效率低，难以实现较高的熔池，床利用率低，难以实现大规模化。

(2)其主要针对铝锭的熔炼，原料适用性较窄，当处理含渣量较大物料时，由于熔渣将会浮在金属液相上方，而熔渣本身导热性很差，将会极大的阻挡热量从炉膛向金属相传导，造成热态金属与熔渣接触表面传质传热变差，极有可能造成热态金属与熔渣分离困难，而产生金属回收率降低的情况，使得生产效益不佳。

申请号为200910075372.X的中国发明专利公开了一种蓄热式电弧炉熔融炼铁的装置，包括电弧炉炉体4、电极2、炉盖1)及相配套的设备、加料设备和出料设备、2～8台燃烧室11a、11b)和2～8台蓄热器12a、12b，蓄热器中装有蓄热体13)；所述蓄热器的一端与燃烧室连接，另一端分别与排放系统和鼓风机14)连接，所述装置还设有2～8台煤气化箱9a、9b，安装在电弧炉炉体和燃烧室之间，煤气化箱内设有1～10层煤格栅10，煤格栅内装有煤粉或块煤或蜂窝煤，煤气化箱的上部设有煤格栅的插口；所述煤气化箱设有旁路5，煤气化箱的出口、入口和旁路设有阀门6。该蓄热式电弧炉熔融炼铁的装置所存在的主要缺陷如下：

(1)仍以电极为加热元件，因此其能耗仍然较高；

(2)未能实现在不同熔化段，采用不同的熔化分离方式，因此能源的利用效率不高。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉，该燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉适合于铁矿石、红土镍矿、钒钛磁铁矿、冶金粉尘、冶金渣、有色冶炼渣以及经直接还原后含铁物料的渣铁分离，具有熔炼成本低、环境友好、产品质量高、炉子单体处理量大、原料适用性广、回收率高等优点。

本发明的上述目的主要是通过以下技术方案来实现的：

一种燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉，包括设在炉基础之上的炉体，炉体包括侧墙、炉顶以及耐火炉底组成；从炉顶向下延伸的隔墙将炉体的炉膛分为熔化区与沉降区两个部分，隔墙下端与耐火炉底有一定间距，允许熔化区内熔化的流体流向沉降区；其中，沉降区炉底低于熔化区炉底，熔化区炉底采用倾斜式设计，且与沉降区相邻的一端向下倾斜并与沉降区相通；在熔化区远离沉降区一端的炉顶设有进料口；在熔化区内相对的两侧墙上设有燃烧器；在沉降区设有贯穿炉顶的石墨电极，在沉降区的底部分别设有供熔渣排出的熔渣出口以及供热态金属排出的热态金属出口。

进一步优选地，所述隔墙下端与熔化区耐火炉底的间距500～700mm。由此，在确保入炉物料熔炼和流动性要求的同时，还可将熔化区和沉降区分隔开来，以实现不同区域熔炼条件和气氛的精确控制，以便达到理想的熔炼工艺和产品指标。

作为本发明的一种优选的结构，在所述的沉降区相对的两侧呈对称布置两个熔化区；熔化区的炉底倾斜角度在3-5°之间，保证熔化后的物料可以流向隔墙方向，从而最终进入到沉降区。沉降区在炉顶上贯穿有石墨电极且石墨电极底端位于沉降区炉底之上，石墨电极插入到熔池中，利用电弧加热保温并完成深度还原，保证熔渣与热态金属的最终分离。

进一步优选地，所述沉降区的耐火材料为中性耐火材料；

进一步优选地，所述熔化区底层的耐火材料为酸性耐火材料，熔化区上层的耐火材料为中性耐火材料；更优选地，所述熔化区上层耐火材料为低品级碳化硅(含SiC约85％)质耐火材料；更进一步优选地，所述熔化区底层酸性耐火材料的厚度和上层中性耐火材料的厚度比为(5～10)：1。由于低品级碳化硅(含SiC约85％)是极好的脱氧剂，由此，上层耐火材料可加快熔炼和还原的速度，有利于提高熔分金属产品的质量，同时底层耐火材料能确保在高温下对酸性物质侵蚀的抵抗，并合理地控制炉底耐火材料的成本。

作为本发明的另一种优选的结构，供熔渣排出的熔渣出口位于沉降区的中上部，供热态金属排出的热态金属出口位于沉降区的下部，且两个出口均位于熔化区炉底最低端之下。

作为本发明的另一种优选的结构，在熔化区内相对的两侧墙上设有蓄热式燃烧器，蓄热式燃烧器交替喷吹火焰燃烧，利用高温传导加热熔化区内物料，物料开始软化并最终形成可流动熔体。熔化区炉底采用倾斜式设计，保证可流动熔体向熔化区与沉降区之间的隔墙一侧流动。在隔墙下方留有开口，保证熔体进入到沉降区内。所述熔化区采用燃气与高温助燃空气混合燃烧加热熔化物料，沉降区采用石墨电极加热熔化分离金属与渣，进一步优选地，所述燃气为低热值燃气；更优选地，所述低热值燃气为煤制气、高炉煤气和焦炉煤气等。由此，本发明可采用低热值燃气为燃料，这将显著降低生产成本，并提高对燃料种类的适应性。

所述的蓄热式燃烧器包括烧嘴、蓄热室、鼓风机、烟气管道、燃气管道、烟气与空气共用管道、四通换向阀和引风机；多个烧嘴分别相对设在所述的熔化区相对两侧的墙上，在烧嘴上设有燃气管道，烧嘴与蓄热室的顶端连接。

优选的，所述炉体的侧墙、炉顶以及炉基础采用耐火材料以及耐火砖砌成。

优选的，在侧墙及炉顶的耐火材料内置冷却铜水套。

本发明燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉与现有的加热熔炼炉相比，最主要的区别在于：

(1)本发明整个熔炼炉分为熔化区与沉降区两个部分，沉降区炉底要低于熔化区炉底，熔化区下方与沉降区相通。

(2)本发明熔化区内相对的两端侧墙上设有蓄热式燃烧器，可利用低热值燃气与高温助燃空气混合燃烧加热固态物料。该区内炉底在所述的沉降区相对的两侧呈对称布置，且倾斜式设计，靠近沉降区一侧低，被加热熔化后的物料流向沉降区中。(3)本发明燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉的沉降区在炉顶上贯穿有石墨电极，石墨电极插入熔池中利用电弧加热保温并完成深度还原，最终在沉降区完成热态金属与熔渣的分离，熔渣与热态金属分别通过熔渣出口以及热态金属出口排出。

(4)本发明燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉的整个熔炼炉侧墙、炉顶以及炉基础采用耐火材料以及耐火砖砌成，其中在熔炼炉侧墙与炉顶耐火材料内部设有铜水套，保护耐火材料；熔化区炉底的耐火材料底层和上层采用不同材质，且其厚度呈一定比例，这不仅可加快熔炼和还原的速度，有利于提高熔分金属产品的质量，用时还能够合理控制耐火材料的成本。

本发明的主要有益效果包括：

(1)采用炉体分区设置，分别设有互相连通但是有隔墙的两个熔化区与一个沉降区，可实现熔化区和沉降区熔炼条件和气氛的精确控制。在熔化区熔化物料，在沉降区保温熔池完成热态金属与熔渣的分离。首先由于固态物料的熔化通常需要消耗熔化总能量的80％以上，所以在熔化区采用蓄热式燃烧器燃烧燃气提供热量，极大的降低了熔炼成本，避免采用昂贵电力能源(电弧)作为主要加热源。而该区内炉底采用倾斜式设计，物料熔化后即流动到沉降区中，料层保持较小的高度(<500mm)，避免燃气燃烧加热热传导差的缺陷。其次在沉降区由于所需热量较少，采用电弧加热，保证了较高的熔池高度，提高了熔炼炉单体产量，避免了燃气燃烧加热熔池高度难以提高的缺陷。

(2)采用蓄热式燃烧技术，首先采用温度在1000℃以上的高温空气助燃，大大的降低了燃气用量、烟气排放量大大降低、提高了熔炼炉内温度(>1600℃)、排烟温度降低到250℃以下、热效率高。采用低热值(<3000Kcal/m³)的煤气、煤制气，尤其可以利用价格低廉、工业上无利用价值的褐煤长焰煤等煤炭资源作为煤制气原料，其成本是电价格的50％甚至更低。

(3)避免在熔化区内采用焦炭等燃料燃烧加热，从而不会对最终产品造成有害杂质元素的污染。大大降低了后续精炼成本，提高产品的附加值。

(4)熔化区炉底耐火材料采用分层设计，上层采用低品级碳化硅，底层采用酸性耐火材料，这不仅可加快熔炼和还原的速度，有利于提高熔分金属产品的质量，还能确保在高温下对酸性物质侵蚀的抵抗，并能够合理地控制炉底耐火材料的成本。

(5)适合于铁矿石、红土镍矿、钒钛磁铁矿、冶金粉尘、冶金渣、有色冶炼渣以及经直接还原后含铁物料的渣铁分离，原料使用范围广，且回收率高。

总之，本发明合了燃气燃烧加热熔炼炉与电弧加热熔炼炉的优点，避免了这两种熔炼炉的缺点。在熔化区采用较薄料层，保证燃气燃烧传热效率，在沉降区采高熔池操作，提高了熔炼炉单体产量；在熔化区采用燃气作为燃料，在沉降区采用电弧加热辅助保温并完成深度还原，通过控制熔化区和沉降区的熔炼条件和气氛，极大降低生产成本，并可得到渣中金属含量更低、热态金属品位更高的金属产品，熔炼成本降低，熔炼效率提高，产品质量好，环境友好，有很高的实用价值。

附图说明

图1本发明所提供的燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉示意图；

图2本发明燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉中所含有的蓄热式燃烧器；

图3换向后蓄热式燃烧器工作原理图。

附图标记说明：1-炉基础，2-耐火材料炉底，3-炉体侧墙，4-隔墙，5-炉顶，6-进料口，7-熔渣出口，8-热态金属出口，9-蓄热式燃烧器的烧嘴,10-蓄热室，10a、10b-蓄热体，11-鼓风机，12-烟气管道，13a、13b-燃气管道，14-石墨电极，15-熔化区，16-沉降区，17-固态物料，18-熔池，19a、19b-烟气与空气共用管道，20-四通换向阀，21-烟气处理装置，22-引风机。

具体实施方式

参考图1，本发明提供了一种燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉，包括炉基础1，耐火材料炉底2，内置冷却铜水套的由耐火砖和耐火材料砌成的炉体侧墙3，位于熔化区15与沉降区16之间的隔墙4，位于炉膛上方的炉顶5，设于熔化区15炉顶5上方的进料口6，位于沉降区16下方的熔渣出口7与热态金属出口8，位于熔化区15相对两侧墙上的蓄热式燃烧器的烧嘴9、蓄热室10内部的蓄热体10a、10b，鼓风机11，烟气管道12，燃气管道13a、13b，置于沉降区16炉顶的石墨电极14；从炉顶5向下延伸的隔墙4将炉体的炉膛分为熔化区15与沉降区16两个部分，熔化区15在沉降区16两侧呈对称布置，熔化区15炉底要高于沉降区16炉底。熔化区15炉底采用倾斜式炉底，炉底倾斜角度在3-5°之间以保证熔化后的物料可以流向隔墙方向，从而最终进入到沉降区16。固态物料17由进料口6投入到熔化区15中，在熔化区15内相对两侧的蓄热式燃烧器交替喷吹火焰燃烧，利用煤制气、高炉煤气、焦炉煤气等低热值燃气燃烧产生的高温传导加热熔化区15内物料，物料开始软化并最终形成可流动熔体。熔化区15炉底采用倾斜式设计，保证可流动熔体向熔化区15与沉降区16之间的隔墙4一侧流动，隔墙4下端与耐火炉底的间距为500～700mm，在隔墙4下方留有开口，保证熔体进入到沉降区16内。熔化区15底层的耐火材料为酸性耐火材料，熔化区15上层的耐火材料为中性耐火材料；所述熔化区15底层酸性耐火材料的厚度和上层中性耐火材料的厚度比为5～10：1。在沉降区16内，由不断从熔化区15进入的熔体形成液态的熔池18，在沉降区16炉顶贯穿有石墨电极14，石墨电极14插入到熔池18中，利用电弧加热保温并完成深度还原，保证熔渣与热态金属的最终分离。分离后的熔渣由熔渣出口7排出，热态金属由热态金属出口8排出。

蓄热式燃烧技术的工作原理是，在熔化区15内主要依靠低成本的燃气进行燃烧，依靠蓄热式燃烧技术，在燃气消耗量相对较少的状态下炉内温度即可以高达1600℃以上。蓄热式燃烧器主要结构如图2所示，包括布置于熔化区相对侧墙上烧嘴9、蓄热室10，蓄热室内的蓄热体10a、10b，燃气管道13a、13b，烟气与空气共用管道19a、19b，四通换向阀20，烟气管道12，烟气处理装置21，鼓风机11，引风机22。

图3示出了蓄热式燃烧器的工作原理，当右侧烧嘴燃烧时，途中箭头表示气流走向。冷态空气经由鼓风机进入四通换向阀20后通过烟气与空气共用管道19a进入设有蓄热体10a的蓄热室，此时蓄热体10a处于高温状态，温度可达1000℃以上，主要材料可以是蜂窝体以及陶瓷球等换热效率高的耐火材料。冷态空气经过蓄热体10a时与蓄热体进行换热，冷态空气被加热成温度高达1000℃的高温空气，而蓄热体温度则逐渐降低。此时燃气管道13a处于打开状态，13b处于关闭状态。由燃气管道13a进入的燃气与高温空气预混合后通过烧嘴9喷入到熔化区15中进行燃烧，燃烧温度可以达到1600℃以上。由于引风机22的作用，熔化区15内炉膛中的高温烟气被引流进入设有蓄热体10b的蓄热室中，此时蓄热体10b处于温度较低状态，温度在500℃以下，其材质与前所述及的蓄热体10a相同。从熔化区15炉膛内进入的高温烟气通过低温的蓄热体10b，进行高温烟气与蓄热体的换热，蓄热体被逐渐加热到1000℃以上，而高温烟气被冷却到250℃以下，通过烟气与空气共用管道19b和四通换向阀20后进入烟气管道12，经烟气处理装置21后排入大气。经过一定时间后，首先燃气管道13a关闭，之后四通换向阀20换向，工作原理如图3所示，由鼓风机11鼓入的冷态空气通过四通换向阀20后进入烟气与空气共用管道19b，之后进入到设有蓄热体10b的蓄热室中，由于四通换向阀20换向前蓄热体10b已经被加热到1000℃以上，冷态空气穿过蓄热体10b后与其发生换热，冷态空气被加热到1000℃左右成为高温空气，而蓄热体10b则逐渐冷却。此时燃气管道13b打开，燃气与高温空气混合后开始燃烧，燃烧火焰温度可以高达1600℃以上。由于引风机22的作用，熔化区15炉膛内的高温烟气进入到设有蓄热体10a的蓄热室内，前面所述温度降低的蓄热体10a与高温烟气进行换热，蓄热体被逐渐加热到1000℃以上，而高温烟气则被逐渐冷却到250℃以下，通过四通换向阀20后经由烟气管道12后，在烟气处理装置21被净化后排放。如上所述，左右两个蓄热室燃烧器交替工作，四通换向阀20、燃气管道13a，13b等均采用自动化控制。蓄热室燃烧器在熔化区15侧墙上的布置也采用倾斜布置，坡度与熔化区15炉底保持一致，保证烧嘴9与物料保持最佳距离，提高热传导效率。

具体实施方式一

一种燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉，包括炉基础1，耐火材料炉底2，内置冷却铜水套的由耐火砖和耐火材料砌成的炉体侧墙3，位于熔化区与沉降区之间的隔墙4，位于炉膛上方的炉顶5，设于熔化区15炉顶5上方的进料口6，位于沉降区16下方的熔渣出口7与热态金属出口8，位于熔化区15相对两侧墙上的5组蓄热式燃烧器的烧嘴9、蓄热室10内部的蓄热体10a、10b，鼓风机11，烟气管道12，燃气管道13a、13b，置于沉降区炉顶的石墨电极14。

熔炼炉可以分为熔化区15、沉降区16，熔化区在沉降区两侧呈对称布置，熔化区炉底要高于沉降区炉底。固态物料17由进料口6投入到熔化区15中，在熔化区15内相对两侧的蓄热式燃烧器交替喷吹火焰燃烧，利用煤制气燃烧产生的高温传导加热熔化区15内物料，物料开始软化并最终形成可流动熔体。

在熔化区15炉底，采用倾斜式设计，其角度设计为3°，保证可流动熔体向熔化区15与沉降区16之间的隔墙4一侧流动，隔墙4下方距离熔化区15炉底的间距为500mm，以保证熔体进入到沉降区16内。熔化区15底层的耐火材料为酸性耐火材料，熔化区15上层的耐火材料为中性耐火材料，且熔化区15底层酸性耐火材料的厚度和上层中性耐火材料的厚度比为5：1。

在沉降区16内，由不断从熔化区15进入的熔体形成液态的熔池18，在沉降区16炉顶贯穿有石墨电极14，石墨电极14插入到熔池18中，利用电弧加热保温并完成深度还原，保证熔渣与热态金属的最终分离，分离后的熔渣由熔渣出口7排出，热态金属由热态金属出口8排出，得到渣中金属含量更低、热态金属品位更高的金属产品。

将某铁矿经“配料-转底炉直接还原”工艺处理后得到金属化率为88％的焙烧产品，热态直接投入本发明的燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉中进行处理，控制熔化区温度为1400℃、气氛为弱氧化性气氛，沉降区温度为1550℃、气氛为还原性气氛，最终可得到熔分铁的铁品位97.91％、渣的铁含量为2.71％的产品，其熔分铁铁品位和回收率指标均高于普通熔炼炉1％以上。

具体实施方式二

一种燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉，其结构如图1所示：包括炉基础1，耐火材料炉底2，内置冷却铜水套的由耐火砖和耐火材料砌成的炉体侧墙3，位于熔化区与沉降区之间的隔墙4，位于炉膛上方的炉顶5，设于熔化区15炉顶5上方的进料口6，位于沉降区16下方的熔渣出口7与热态金属出口8，位于熔化区16相对两侧墙上的3组蓄热式燃烧器的烧嘴9、蓄热室10内部的蓄热体10a、10b，鼓风机11，烟气管道12，燃气管道13a、13b，置于沉降区炉顶的石墨电极14。

熔炼炉可以分为熔化区15、沉降区16，熔化区15在沉降区16两侧呈对称布置，熔化区15炉底要高于沉降区16炉底。固态物料17由进料口6投入到熔化区15中，在熔化区15内相对两侧的蓄热式燃烧器交替喷吹火焰燃烧，利用高炉煤气燃烧产生的高温传导加热熔化区内物料，物料开始软化并最终形成可流动熔体。

在熔化区15炉底，采用倾斜式设计，其角度设计为4°，保证可流动熔体向熔化区15与沉降区16之间的隔墙4一侧流动，隔墙4下方距离熔化区15炉底的间距为600mm，以保证熔体进入到沉降区16内。熔化区15底层的耐火材料为酸性耐火材料，熔化区15上层的耐火材料为低品级碳化硅(含SiC约85％)材质，且熔化区15底层酸性耐火材料的厚度和上层低品级碳化硅的厚度比为8：1。

在沉降区16内，由不断从熔化区15进入的熔体形成液态的熔池18，在沉降区16炉顶贯穿有石墨电极14，石墨电极14插入到熔池18中，利用电弧加热保温并完成深度还原，保证熔渣与热态金属的最终分离，分离后的熔渣由熔渣出口7排出，热态金属由热态金属出口8排出，得到渣中金属含量更低、热态金属品位更高的金属产品。

将某铜冶炼渣经“配料-转底炉直接还原”工艺处理后得到金属化率为80％的焙烧产品，热态直接投入本发明的燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉中进行处理，控制熔化区温度为1450℃、气氛为弱氧化性气氛，沉降区温度为1600℃、气氛为还原性气氛，最终可得到熔分铁的铁品位96.85％、渣的铁含量为2.09％的产品，其熔分铁铁品位和回收率指标均高于普通熔炼炉2％以上。

具体实施方式三

一种燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉，其结构如图1所示：包括炉基础1，耐火材料炉底2，内置冷却铜水套的由耐火砖和耐火材料砌成的炉体侧墙3，位于熔化区15与沉降区16之间的隔墙4，位于炉膛上方的炉顶5，设于熔化区15炉顶5上方的进料口6，位于沉降区16下方的熔渣出口7与热态金属出口8，位于熔化区15相对两侧墙上的1组蓄热式燃烧器的烧嘴9、蓄热室10内部的蓄热体10a、10b，鼓风机11，烟气管道12，燃气管道13a、13b，置于沉降区16炉顶5的石墨电极14。

熔炼炉可以分为熔化区15、沉降区16，熔化区15在沉降区16两侧呈对称布置，熔化区15炉底要高于沉降区16炉底。固态物料17由进料口6投入到熔化区15中，在熔化区15内相对两侧的蓄热式燃烧器交替喷吹火焰燃烧，利用焦炉煤气燃烧产生的高温传导加热熔化区内物料，物料开始软化并最终形成可流动熔体。

在熔化区15炉底，采用倾斜式设计，其角度设计为5°，保证可流动熔体向熔化区15与沉降区16之间的隔墙4一侧流动，隔墙4下方距离熔化区15炉底的间距为700mm，以保证熔体进入到沉降区16内。熔化区15底层的耐火材料为酸性耐火材料，熔化区15上层的耐火材料为为低品级碳化硅(含SiC约85％) 材质，且熔化区15底层酸性耐火材料的厚度和上层低品级碳化硅的厚度比为10：1。

在沉降区16内，由不断从熔化区15进入的熔体形成液态的熔池18，在沉降区16炉顶贯穿有石墨电极14，石墨电极14插入到熔池18中，利用电弧加热保温并完成深度还原，保证熔渣与热态金属的最终分离，分离后的熔渣由熔渣出口7排出，热态金属由热态金属出口8排出，得到渣中金属含量更低、热态金属品位更高的金属产品。

将某红土镍矿经“配料-转底炉直接还原”工艺处理后得到金属化率为80％的焙烧产品，热态直接投入本发明的燃气燃烧与电弧联合加热熔炼炉中进行处理，控制熔化区温度为1500℃、气氛为氧化性气氛，沉降区温度为1600℃、气氛为弱还原性气氛，最终可得到镍含量20.63％、铁含量76.71％的高品位镍铁产品，其镍品位高于普通熔分炉2％以上。