电炉熔炼基本原理
电炉熔炼基本原理
电炉熔炼的基本原理作者:管理员发表时间:2011-10-28 10:45:57 阅读:次电炉熔炼实质上可分为两个过程,即热工过程(如电能转换、热能分布等)与冶炼过程(如炉料熔化、化学反应、锍渣分离等)。
为了叙述方便,对电炉熔炼基本原理,下面按电能的转换、物料的熔化、熔炼反应及产物三个方面加以讨论。
1)电能的转换如果向固体或液体通以电流,由于电阻的作用,电能转变为热能,可用焦耳楞次公式来确定:Q=I2Rt式中Q─热量,J;I─通过电阻的电流,A;R─电阻,Ω;t─时间,h。
因为1J=0.239ca1或者0.239/1000kca1,并按欧姆定律IR=U,则上式可写成:Q=0.239/1000IUt (kcal)如果电能以千瓦计,在t小时内将消耗:Q=IUt/1000(kWh)因为1kW=0.239kcal.s-1,故1kWh=0.239×3600=860kcal,则t小时产生的热量为:Q=0.86IUt(kcal)×4.184=3.6IU(kJ)电加热广泛应用在各种技术领域中对冶金工业尤为重要。
在冶金工业中,电炉是冶金炉的一个重要类型。
配有一台额定容量为PkVA的三相变压器的电炉,当电炉负荷过到P额定时,其溶池中产生的热量按下式计算:配有3台额定容量为PkVA的单相变压器的电炉,当电炉负荷过到P额定时,其池的热量按下式计算:Q=3×860P额定cosøt/1000=2.58I相U相cosøt(kcal)=10.79I相U相cosøt(kJ)式中Q─热量,kcal或用1kcal=4.184kJ;P额定─变压器的额定容量,kVA或kW;U线─线电压,V;I线─线电流,A;U相─相电压,V;I相─相电流,A;cosø功率因数;t—时间,h。
2)物料的熔化熔炼硫化矿石和精矿的电炉可以看作是高温熔池,里面有两层熔体(见图1),上面的炉渣层厚1700~1900mm ,下层厚600~800mm。
电炉炼钢原理及工艺
电炉炼钢原理及工艺以电炉炼钢原理及工艺为标题,本文将详细介绍电炉炼钢的原理和工艺流程。
一、电炉炼钢的原理电炉炼钢是利用电能将废钢或铁矿石熔化并加以冶炼的一种钢铁生产方法。
相比传统的炼钢方法,电炉炼钢具有灵活性高、能耗低、环保等优点,因此在现代钢铁工业中得到广泛应用。
电炉炼钢的基本原理是利用电弧放电的高温高能量特性,将电能转化为热能,使炉内的材料熔化。
电炉内设置有电极,通过电极产生的电弧放电,使炉内的钢块或铁矿石迅速升温至熔化点,完成炼钢过程。
二、电炉炼钢的工艺流程电炉炼钢的工艺流程主要包括原料准备、熔炼、冶炼和出钢等环节。
1. 原料准备:电炉炼钢的原料主要包括废钢和铁矿石。
废钢是指回收利用的废旧钢材,根据需要进行分类和预处理。
铁矿石经过破碎、磁选等工艺处理后,得到适合电炉炼钢的铁矿粉。
2. 熔炼:原料装入电炉后,通过电极引入高温电弧,将原料迅速加热至熔化点。
在熔炼过程中,电弧的高温作用下,原料中的杂质被氧化还原,炉内温度逐渐升高。
3. 冶炼:炉内温度达到要求后,加入适量的脱氧剂和合金元素,调整炉内成分,提高钢的质量。
同时,通过喷吹氧气等方式进行氧化剂的供给,控制冶炼过程中的氧化还原反应,进一步净化钢液。
4. 出钢:冶炼结束后,通过倒炉或倾炉等方式将炼好的钢液从电炉中倾出,进一步加工成所需的钢材。
出钢后,需要进行连铸、轧制等工艺,最终得到成品钢材。
三、电炉炼钢的特点和优势1. 灵活性高:电炉炼钢可灵活调整炉内温度和成分,适应不同的钢种和质量要求,具有较强的适应性和灵活性。
2. 能耗低:电炉炼钢相比传统炼钢方法,能耗更低。
电能可以高效转化为热能,提高能源利用效率,减少能源浪费。
3. 环保:电炉炼钢过程中没有燃料燃烧产生的废气和废渣,减少了对环境的污染。
另外,电炉炼钢可以使用废钢作为原料,有效促进了废钢的回收利用,减少了资源浪费。
4. 生产效率高:电炉炼钢的工艺流程简单,生产周期短,可以实现快速连续生产,提高生产效率。
电炉炼钢原理及工艺
电炉炼钢原理及工艺电炉炼钢是一种利用电能加热熔融金属并进行冶炼的方法。
它主要由电炉本体、电源系统、炉衬和操作系统组成。
其工艺过程分为装料、预热、熔化、合金化、调温、夫妇活、卸渣和出钢等阶段。
电炉炼钢主要有两种类型,即直接电炉炼钢和间接电炉炼钢。
直接电炉炼钢是指直接将铁矿石和废钢等金属经过还原反应转化为钢水的工艺方法,而间接电炉炼钢则是先将铁矿石转化为熔融铁,然后再进行洗炼的方法。
在电炉炼钢的工艺中,首先需要对金属进行装料。
装料包括铁水、废钢、合金和炉渣等金属材料的投入。
装料时,应根据炼钢的配方要求,按一定比例将各种材料投入电炉中。
合金是为了调整钢的成分和性能,以及改善炼钢的过程控制,在不同的配方中,合金的用量也不同。
装料完成后,开始进行预热。
预热是为了提高炉料中的金属温度,以利于后续的熔化和反应过程。
预热可以通过电炉的电能加热,也可以通过燃气等其他能源进行加热。
在预热过程中,应根据炼钢工艺要求,控制好预热的温度和时间,以保证最佳的炼钢效果。
在预热完成后,金属开始熔化。
熔化过程中,电炉通过电流加热炉内的金属材料,使其达到熔点,形成熔融的钢水。
熔化过程中,需要控制好电炉的加热温度和加热时间,以充分熔化金属,并保持炉内的温度均匀。
当金属完全熔化后,开始进行合金化。
合金化是为了调整钢的成分和性能,以改善钢的质量。
在合金化过程中,需要添加适量的合金材料,并控制好合金的加入时间和温度,以保证合金的充分溶解和均匀分布。
合金化完成后,开始进行调温。
调温是为了得到合适的熔融铁水温度和钢水温度,以满足后续冶炼工艺的需求。
调温可以通过调节电炉的加热功率和炉内的温度控制装置来实现。
调温完成后,进行夫妇活。
夫妇活是为了提高钢水的纯净度和均匀性,以去除炉渣和杂质。
夫妇活可以通过在炉内注入草酸、石灰和氮气等化学物质,或者进行吹炼和搅拌来实现。
夫妇活完成后,开始卸渣。
卸渣是指将炉渣从熔融金属中移除的过程。
卸渣可以通过倾炉或者顶炉的方式来进行。
电炉炼铁的原理和方法
电炉炼铁的原理和方法电炉炼铁是利用电能来作热源进行冶炼。
常用的电路有电弧炉和感应炉两种,而电弧炉冶炼占电炉冶炼产量的绝大部分。
一般所说电炉就是指电弧炉。
电炉可全部用废钢铁为金属原料,可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢,如特殊工具钢,航空用钢和不锈刚等。
电炉熔炼的实质是将炉料加入矿热电炉中,在电热作用下将炉料熔化并发生与反射炉熔炼相同的各种物理化学变化,形成铜锍、炉渣和烟气。
加热和熔化将电极从炉顶插入熔池渣层,通电后电能就会转变为热能。
在电极附近,电流密度和电极与炉渣之间的气膜电阻都很大,因此在电极附近会产生微弧放电并集中了大量的热量,使电极附近炉渣的温度很高;而在距离电极远的区域,则由于电流密度小和炉渣电阻比气膜电阻小的缘故,热量较少,温度也低,至炉墙处温度最低。
电炉熔炼有何特点?(1)感应电炉构造及工作原理感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉。
炉子的构造分为有芯式和无芯式两种,在无芯式感应电炉中,坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流,并因此产生热量,而将其自身熔化和使铁液过程热。
在有芯式感应电炉中,需要加入用其它熔炉(如冲天炉)熔化的铁液,在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程,并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液。
无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力,而有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液,但在过热铁液的电能消耗方面,则以有芯感应电炉更为节省。
(2)感应电炉熔炼的优缺点及其应用与冲天炉熔炼相比,感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象,而且熔炼过程可以造渣覆盖铁液,在一定程度上能防止铁液中硅、锰及合金元素的氧化,并减少铁液从炉气中吸收气体,从而使铁液比较纯净。
这种熔炼方法的缺点是电能耗费大。
感应电炉适用于熔炼高质量灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁等。
无芯感应电炉能够直接熔化固体炉料,而且开炉及停炉比较方便,适合于间断性生产条件。
有芯感应电炉开炉及停炉不便,适合于连续性生产。
熔池熔炼技术
熔池熔炼技术熔池熔炼技术是一种常用于冶金领域的熔炼方法,通过将金属材料加热至其熔点以上,使其转化为液态,并在熔池中进行熔炼和精炼。
这种技术广泛应用于金属冶炼、合金制备以及废旧金属回收等领域。
熔池熔炼技术的发展,不仅极大地提高了金属冶炼的效率和质量,还对环境保护和资源循环利用起到了积极的促进作用。
熔池熔炼技术的基本原理是利用高温将金属材料加热至其熔点以上,使之转变为液态,并在熔池中进行熔炼和精炼。
熔池熔炼技术通常采用电炉、燃气炉或电弧炉等设备进行,其中最常见的是电弧炉。
电弧炉是一种利用电弧高温加热金属材料的设备,其工作原理是通过两根电极之间的电弧放电产生高温,将金属加热至熔点以上。
熔池熔炼技术的优点是熔炼温度高、熔炼速度快、能耗低、操作灵活等。
首先,熔池熔炼技术能够提供高温环境,可以使金属材料充分熔化,有利于熔炼和精炼过程中的物理和化学反应。
其次,熔池熔炼技术具有较快的熔炼速度,能够大大提高生产效率。
再次,熔池熔炼技术相对于传统的炉料加热方式,能耗更低,节约能源。
最后,熔池熔炼技术操作灵活,适应性强,可以熔炼各种不同种类的金属材料。
熔池熔炼技术在金属冶炼、合金制备以及废旧金属回收等领域有着广泛的应用。
在金属冶炼过程中,熔池熔炼技术能够对金属材料进行高效的熔炼和精炼,提高产品的质量和纯度。
在合金制备中,熔池熔炼技术可以将不同种类的金属材料熔炼在一起,制备出具有特定性能的合金材料。
在废旧金属回收领域,熔池熔炼技术可以将废旧金属加热熔化,去除其中的杂质,使其重新成为有用的金属资源。
然而,熔池熔炼技术也存在一些挑战和问题。
首先,熔池熔炼过程中会产生大量的高温废气和废水,对环境造成一定的污染。
其次,熔池熔炼过程中需要高温和高能耗,对设备要求较高,投资成本较大。
此外,熔池熔炼技术对操作人员的要求也较高,需要具备一定的专业知识和技能。
在未来,熔池熔炼技术还有很大的发展空间和潜力。
随着科技的进步和环保意识的提高,熔池熔炼技术将不断改进和创新,以提高熔炼效率和产品质量,减少对环境的影响。
电弧炉工作原理
电弧炉工作原理
电弧炉是一种利用强弧光和高温产生的高温熔炼设备。
其工作原理可概括为以下几个步骤:
1. 引弧:首先,电弧炉的两个电极(通常是石墨电极)之间通过一个电弧引燃装置产生电弧。
电弧产生后,电弧炉内的材料开始升温。
2. 加料:当电弧燃烧稳定后,将需要熔化的金属材料通过炉盖或侧孔加入电弧炉中,并保持良好的通风。
加入的材料因高温而熔化,并温度逐渐升高。
3. 熔化:随着电弧的继续存在,炉内的材料将逐渐熔化。
熔化后的物质被称为熔池。
熔池温度通常很高,可以达到几千摄氏度。
4. 冶炼和精炼:在熔池中,各种杂质会与金属熔体分离。
通过适当的操作,可以将这些杂质从金属熔体中去除,从而提高金属的纯度。
5. 出渣和出炉:熔池中的集渣通常会浮于熔体表面,通过适当的操作将其从熔池中去除。
当金属达到所需的炉内时间和纯度要求后,断开电源,将熔池顺利地倒出,完成整个熔炼过程。
电弧炉工作原理简而言之,就是通过电弧产生高温并熔化金属,然后通过一系列操作去除杂质,最终得到所需的金属产品。
电弧炉具有高效、灵活、环保等优点,广泛应用于冶金行业。
熔炼炉原理
为了更好地控制加热温度和避免物质与燃料接触,可以在熔炼炉的内部增加一层保护罩。保护罩由一种耐高温的材料制成,如陶瓷纤维。它可以有效地隔离炉膛和外界,在炉膛内部创建一个独立的高温环境。
在熔炼炉中进行物质熔化的过程通常需要一定的时间。持续加热物质会逐渐提高其温度,使其达到熔化点。一旦物质熔化,它的形态会发生显著改变,从固态变为液态。此时,可以通过合适的方法将熔化的物质取出,并根据需要进行后续加工和处理。
总之,熔炼炉通过提供高温环境和适宜的加热方法,使物质达到熔化点并将其熔化。这一过程可以为金属和其他物质提供熔化和再利用的机会,实现资源的有效回收和利用。
熔炼炉原理
熔炼炉是一种用于将金属或其他物质加热至高温以使其熔化的设备。它的原理基于高温可以改变物质的物理和化学性质。下面将介绍熔炼炉的工作原理。
熔炼炉首先需要提供足够高的温度来使物质熔化。为此,通常使用一种称为燃料的可燃物质,如天然气、煤炭和液化石油气等。燃料被点燃后产生的火焰会释放出大量的热能。熔炼炉内部有一个燃烧室或燃料喷嘴,通过冷却和排出废气的方式控制燃料的燃烧速率和温度。
熔炼技术的工作原理及应用
熔炼技术的工作原理及应用1. 熔炼技术的定义熔炼技术是一种将固体材料加热至其熔点,并使其转变为液态状态的工艺。
它是一项重要的采矿和冶金工艺,广泛应用于金属、非金属和合金等材料的生产过程中。
2. 熔炼技术的工作原理熔炼技术的工作原理基于材料的物理性质,主要包括以下几个步骤:2.1 加热熔炼过程最初需要对固体材料进行加热,通常使用高温燃烧器、电弧炉或感应炉等热源加热材料,使其达到熔点。
2.2 熔化一旦材料达到熔点,分子间的结构稳定性发生改变,固体材料逐渐熔化成液体,继续受热并保持液态。
2.3 分离杂质在熔融过程中,材料中的杂质往往会出现分离现象。
由于杂质的熔点通常与纯净材料的熔点不同,熔融过程中可以通过分离、过滤等方法将杂质从熔体中去除。
2.4 变形与凝固通过控制熔融材料的冷却速度,可以使其发生结晶凝固。
凝固过程中,熔体的物理性质会发生改变,从液态变为固态,形成具有特定形状和结构的固体材料。
3. 熔炼技术的应用熔炼技术在各个领域都有广泛的应用,以下是几个常见的应用领域:3.1 金属冶炼熔炼技术在金属冶炼领域中应用广泛。
金属冶炼过程中,熔炼技术可以将金属矿石中的有用金属分离出来,并通过精炼和铸造等工艺制备成所需的金属制品。
3.2 玻璃制造玻璃制造过程中,通过熔炼技术将各种原料,如石英砂、碳酸钠等加热至熔点,使其熔化成透明的液体玻璃,并通过调控冷却速度将其固化成均匀的玻璃制品。
3.3 陶瓷生产陶瓷制造过程中,熔炼技术可以将陶瓷材料中的矿石矿粉和助剂熔化为陶瓷基体,然后通过模具或成型工艺制作成各种陶瓷制品。
3.4 金属合金制备熔炼技术在金属合金制备中发挥重要作用。
通过将两种或多种金属材料加热至熔点并混合熔融,可以制备出具有特定性能和成分的金属合金。
3.5 半导体制造在半导体制造过程中,熔炼技术用于制备单晶硅材料,通过将硅石加热至熔点并逐渐降温,可制得高纯度、无共晶的单晶硅材料,用于制造半导体器件。
4. 结论熔炼技术是一种将固体材料加热至其熔点并转变为液态状态的工艺。
电炉熔炼炉的工作原理
电炉熔炼炉是一种利用电能作为热源,将固体材料加热至熔点并进行熔化的设备。
其工作原理如下:
1. 加热元件:电炉熔炼炉主要由一个或多个电阻加热元件组成,通常采用电阻丝或电极作为加热元件。
当电流通过加热元件时,由于电阻效应,会产生大量的热能。
2. 电流传导:通过电源将电流引入加热元件,在加热元件内部形成电流环路。
电流在加热元件中流动时会产生电阻热,使加热元件发热。
3. 热传导:加热元件发热后,热能会通过热传导方式传递给待熔化的固体材料,使其温度升高。
4. 熔化过程:当待熔化的固体材料温度升至其熔点以上时,材料开始熔化成液体状态。
5. 温度控制:电炉熔炼炉通常配备温度控制系统,可以监测和调节加热元件的电流和温度,以确保熔炼过程中的温度控制精度和稳定性。
需要注意的是,电炉熔炼炉适用于各种固体物质的熔炼,如
金属、玻璃、陶瓷等。
由于电炉熔炼炉采用电能作为热源,因此具有加热速度快、温度控制精度高、操作灵活等优点。
另外,电炉熔炼炉还可以根据需要进行升降温处理、保持恒温或急冷等操作,以满足不同材料的熔炼要求。
电弧熔炼法
电弧熔炼法电弧熔炼法是一种用电弧产生高温并利用熔炼熔融金属或合金的方法。
它是目前工业中最常用的冶炼方法之一,广泛应用于钢铁、有色金属和非金属材料的生产。
电弧熔炼法的基本原理是通过电流通过导体产生电弧,在电弧高温作用下将金属或合金材料加热至熔融状态,然后利用液态金属的密度差和化学反应性质的差异分离纯金属或合金。
该方法具有高温、高效、灵活、易于控制和适合处理多种废旧材料等优点。
电弧熔炼法主要包括两个步骤:电弧炉的建立和金属熔炼过程。
在电弧炉中,需要建立一个能够维持稳定电弧的电路。
一般来说,电弧炉由电源、电极和炉体组成。
电源提供电流,电极是产生电弧的部分,炉体则是容纳熔化的金属。
在熔炼过程中,主要是通过电弧的高温将金属加热至熔融状态,并进行液相的分离和反应。
在电弧的作用下,金属材料会受到高温和氧化熔融的影响,使得杂质氧化生成气体,金属本体则进一步熔化。
此外,还可以通过合适的电磁场来改善熔炼效果。
例如,在钢铁熔炼中,常会使用交变磁场来促进金属的混匀和分离。
电弧熔炼法在冶金、金属加工和废旧处理等领域有广泛的应用。
在钢铁制造中,电弧炉不仅可以用于炼铁和生产原钢,还可以用于钢块的加热、热处理和合金化。
在有色金属生产中,电弧熔炼法常常用于铜、铝和镍合金的冶炼。
此外,电弧熔炼还广泛应用于废旧金属和废渣的处理,通过熔炼和分离,可以有效回收废旧材料中的有用金属。
然而,电弧熔炼法也存在一些问题和挑战。
首先,电弧熔炼法需要大量的电能供应,因此在能源成本较高的地区可能不太适用。
其次,电弧熔炼过程中会产生大量的烟尘、废气和废渣,对环境造成污染。
因此,在使用电弧熔炼法时,需要采取相应的环保措施和处理技术,以减少对环境的影响。
综上所述,电弧熔炼法是一种常用的冶炼方法,具有高效、灵活和适用于多种材料的特点。
在未来的发展中,随着科学技术的进步和环保意识的提高,电弧熔炼法将不断改进和优化,更好地满足工业生产的需要。
电炉使用dri熔化机理
电炉使用dri熔化机理
电炉是一种利用电能将电能转化为热能的设备,用于熔化金属
或其他材料。
电炉使用的DRI(直接还原铁)熔化机理涉及到直接
还原铁的生产工艺。
下面我会从不同角度来解释电炉使用DRI熔化
机理的相关内容。
首先,DRI是指直接还原铁,也称为热还原铁,是一种铁矿石
还原工艺的产物。
在电炉中使用DRI熔化机理的过程中,通常会使
用DRI作为主要的原料。
DRI是通过将铁矿石在高温下还原而成的,具有高纯度和低杂质含量的特点,适合用于电炉熔炼过程。
其次,电炉使用DRI熔化机理的过程中,DRI会被装入电炉中,并通过电能转化为热能,将DRI加热至熔化温度。
在高温下,DRI
会熔化成液态金属,可以进一步进行铸造或其他加工工艺。
这种熔
化机理相对于传统的高炉炼铁工艺来说,具有能耗低、环保等优点。
另外,电炉使用DRI熔化机理的过程中,还涉及到炉料的配比、炉温控制、炉内气氛调节等工艺参数的控制。
这些参数的合理控制
对于确保熔炼过程稳定进行以及产物质量的提高都起着至关重要的
作用。
总的来说,电炉使用DRI熔化机理是一种先进的熔炼工艺,通过电能将DRI加热至熔化温度,实现对铁矿石的高效利用。
这种工艺在金属冶炼行业中得到了广泛的应用,对于提高生产效率、降低能耗、减少环境污染等方面都具有重要意义。
希望以上内容能够全面回答你关于电炉使用DRI熔化机理的问题。
电炉炼钢原理及工艺
电炉炼钢原理及工艺电炉炼钢是利用电力作为热源,将废钢和铁合金原料在电炉中进行熔炼,通过调整炉温、添加合金元素等工艺控制,最终得到符合要求的钢铁产品。
电炉炼钢工艺具有灵活、高效、环保等优点,因此在钢铁生产中得到了广泛应用。
首先,电炉炼钢原理主要包括电炉熔炼原理和合金元素控制原理。
电炉熔炼原理是利用电能将废钢和铁合金原料加热至熔化温度,使其中的杂质和氧化物被还原或氧化,从而得到符合要求的钢液。
合金元素控制原理是通过添加合金元素的方式,调整钢液的成分和性能,以满足不同用途的钢铁产品需求。
其次,电炉炼钢工艺主要包括原料准备、炉料装入、炉温控制、合金元素添加、炉渣处理等环节。
原料准备是指对废钢和铁合金原料进行分类、清理、切割等处理,以保证炼钢过程中原料的质量和成分。
炉料装入是将处理好的原料装入电炉中,并按一定比例混合,以保证钢液的成分和温度均匀。
炉温控制是通过调节电炉的电能输入和氧气吹炼量,控制炉内温度的升降,以保证炼钢过程的顺利进行。
合金元素添加是在炉内加入合金元素,如铬、锰、钼等,以调整钢液的成分和性能。
炉渣处理是指在炼钢过程中,及时清理和处理炉内产生的渣皮和氧化物,以保证钢液的纯净度和质量。
最后,电炉炼钢工艺的发展趋势主要包括智能化、节能环保、高效化等方向。
随着信息技术的发展,智能化炼钢系统将逐渐成为未来的发展趋势,通过实时监测和控制,提高炼钢过程的自动化程度和生产效率。
节能环保是钢铁行业的重要发展方向,电炉炼钢相比传统炼钢工艺具有较低的能耗和排放,符合现代工业的可持续发展要求。
高效化则是提高炼钢生产效率和产品质量的关键,通过工艺优化和设备更新,提高电炉炼钢的生产能力和产品品质。
总之,电炉炼钢是一种灵活、高效、环保的钢铁生产工艺,其原理和工艺控制对于生产高质量钢铁产品具有重要意义。
未来,随着智能化、节能环保、高效化等方向的不断发展,电炉炼钢工艺将迎来更加广阔的发展空间。
电渣炉工作原理及组成结构
电渣炉工作原理及组成结构电渣熔炼是有色金属及其合金熔炼铸造的有一特种技术,它是将用普通方法生产出来的铸锭进行重新熔炼,因此一般称为电渣重熔。
由于电渣熔炼较普通熔炼能够获得质量更为优良的铸锭,因而被用于生产要求较高的合金,在钢铁上许多特殊钢都是用电渣熔炼法生产出来的,而在有色金属生产中,目前应用电渣重熔的合金数量还不很多。
但是国外也曾使用这种方法熔炼锡磷青铜和阳极铜,因为发现电渣重熔对防止锡磷青铜中锡的反偏析及提高阳极铜的纯度都可以得到满意的结果一、电渣炉熔炼的工作原理电渣重熔的原料是普通熔炼方法生产出来的铸锭,将这种铸锭作为自耗电极,在熔炼过程中自耗电极的融化、精炼和铸造均在水冷的结晶器里进行。
结晶器内装有熔渣,自耗电极插入熔渣内,由变压器输出的地电压、高电流,经过自耗电极、熔渣、金属熔池、铸锭、低水箱,再返回电网形成回路。
由于熔渣的电阻热使自耗电极熔化,熔化的金属液体经过熔渣汇集在底水箱上,由于受到底水箱和结晶器的冷却作用,使金属熔体被冷却结晶凝固形成铸锭。
二、电渣熔炼与其他熔炼方法相比有以下特点:1、电渣熔炼时,金属的熔化和精炼是在熔渣中进行的,熔化的金属受到了熔渣的精炼和过滤作用,因此能够很好的除硫磷等有害物质,而且可以大大减少氧化物夹杂。
2、电渣熔炼时,金属熔体的结晶凝固因受底水箱的冷却作用,使其轴向结晶的趋势加强,因而在熔体结晶凝固时呈定向结晶,结晶致密,减少了铸锭的组织疏松,同时由于铸锭上部存在高温熔体,有利于熔体内气体的排出和夹杂上浮,也有利于补缩,从而减少了铸锭内部的气孔和铸锭的缩孔。
3、由于电渣熔炼必须先用其他方法生产自耗电极作为重熔的原料,因此工序比较长,所需要的生产费用较高,这种熔铸方法只有在生产要求特别严格的合金品种时才应用。
三、电渣炉的设备构成电渣炉有许多结构形式,双臂抽锭式电渣炉,在熔炼过程中,电极送进机构交替工作,同时由抽锭装置将铸锭由结晶器下方匀速引出。
电渣炉的整个组成可分为三大部分:熔铸部分、机械传动部分和供电部分。
电弧炉熔炼
电弧炉熔炼(1)电弧炉构造及工作原理电弧炉熔炼是利用石墨电极与铁料(铁液)之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热的。
生产上普遍使用的是三相电弧炉,其炉体部分的构造示于图6。
在电弧炉熔炼过程中,当铁料熔清后,进一步地提高温度及调整化学成分的冶炼操作是在熔渣覆盖铁液的条件下进行。
电弧炉依照炉渣和炉衬耐火材料的性质而分为酸性和碱性两种。
碱性电弧炉具有脱硫和脱磷的能力。
(2)弧炉熔炼的优缺点及其应用电弧炉熔炼的优点是熔化固体炉料的能力强,而且铁液是在熔渣覆盖条件下进行过热和调整化学成分的,故在一定程度上能避免铁液吸气和元素的氧化。
这为熔炼低碳铸铁和合金铸铁创造了良好的条件。
电弧炉的缺点是耗电能多,从熔化的角度看不如冲天炉经济,故铸铁生产上常采用冲天一电弧炉双联法熔炼。
由于碱性电弧炉衬耐急冷急热性差,在间歇式熔炼条件下,炉衬寿命短,导致熔炼成本高,故多采用酸性电弧炉与冲天炉相配合。
图6 三相电弧炉体剖面简图10 铸造铝合金10.1 铝合金的性能及应用铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小,而比强度则较高。
因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件,可以减轻结构的重量,故在航空工业及动力机械和运输机械制造中,铝合金铸件得到广泛的应用。
铝合金有良好的表面光泽,在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性,故在民用器皿制造中,具有广泛的用途。
纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性,因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途。
纯铝及铝合金有良好的导热性能,放在化工生产中使用的热交换装置,以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件,如内燃机的汽缸盖和活塞等,也适于用铝合金来制造。
铝合金具有良好的铸造性能。
由于熔点较低(纯铝熔点为660.230C,铝合金的浇注温度一般约在730~750oC左右),故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法,以提高铸件的内在质量,尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。
铝合金由于凝固潜热大,在重量相同条件下,铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多,放流动性良好,有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。
电炉熔炼能力计算公式
电炉熔炼能力计算公式电炉熔炼是一种常见的冶金工艺,广泛应用于钢铁、有色金属等行业。
在进行电炉熔炼时,了解熔炼能力的计算公式是非常重要的。
本文将介绍电炉熔炼能力的计算方法,并探讨其在实际生产中的应用。
一、电炉熔炼能力计算公式的基本原理电炉熔炼能力的计算公式主要基于能量平衡原理。
在电炉熔炼过程中,电能通过电极传导到熔池中,使熔池中的金属材料加热熔化。
而电能的传导是通过电阻加热的方式进行的。
因此,电炉熔炼能力的计算公式主要涉及电阻加热的相关参数。
二、电炉熔炼能力计算公式的具体内容电炉熔炼能力的计算公式包括以下几个方面的参数:1. 熔炼能力(Q):表示单位时间内熔炼的能力,通常以千克或吨为单位;2. 电功率(P):表示电炉使用的电能,通常以千瓦或兆瓦为单位;3. 熔化热(H):表示单位质量的金属材料从室温熔化所需要的热量,通常以焦耳/克或千焦/千克为单位;4. 熔炼时间(t):表示完成一次熔炼所需要的时间,通常以小时为单位;5. 熔池温度(T):表示熔池的温度,通常以摄氏度为单位。
根据能量平衡原理,可以得到电炉熔炼能力的计算公式如下:Q = P * t = m * H * (T - T0)其中,Q表示熔炼能力,P表示电功率,t表示熔炼时间,m表示熔炼的金属材料质量,H表示熔化热,T表示熔池温度,T0表示室温。
三、电炉熔炼能力计算公式的应用电炉熔炼能力的计算公式在实际生产中具有重要的应用价值。
通过该公式,可以预估电炉在一定时间内能够熔炼的金属材料的质量。
这对于生产计划的制定和生产能力的评估非常有帮助。
通过计算公式可以得知,熔炼能力与电功率、熔池温度和熔化热等参数密切相关。
在实际生产中,可以通过调整这些参数来提高熔炼能力,从而提高生产效率。
四、电炉熔炼能力计算公式的局限性虽然电炉熔炼能力的计算公式在实际生产中有一定的应用价值,但也存在一些局限性。
首先,该公式假设了电炉熔炼过程中能量损失可以忽略不计,但实际上电炉熔炼过程中会有一定的能量损失。
电弧炉工作原理
电弧炉工作原理
电弧炉是一种利用弧电流加热金属材料的高温熔炼设备。
它的工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 弧电流传导:电弧炉先通过电源供给一定电压和电流,并通过电极引导电流进入炉内。
电流在炉内生成弧电流,形成高温、高能量的电弧。
2. 电弧发热:电弧电流通过电弧区域内的金属材料,使得材料受到电磁力的作用,迅速加热和熔化。
同时,电弧区域内的电流密度较大,电阻较小,使得材料能够快速达到高温。
3. 电能转换:电弧炉将电能转化为热能,使炉内金属材料的温度迅速升高。
金属材料从室温开始加热,当达到熔点时,它开始熔化并变成液态。
4. 熔融液的混合:熔融金属通过液体的对流和搅拌,在炉内均匀混合。
这有助于消除不均匀的化学成分和温度,并确保所生产的金属合金质量稳定。
5. 炉渣处理:电弧炉内产生的矿渣(即金属材料熔化后形成的不溶于金属的物质)主要由氧化物和杂质组成。
炉渣在炉内浮于金属表面,通过一系列处理和翻动操作,最终被清除出炉。
6. 炉温控制:电弧炉的温度可以通过调整提供给电弧的电流和电压进行控制。
在生产过程中,可以根据需要控制炉温的升降和稳定,以适应不同金属材料的要求。
总的来说,电弧炉通过利用弧电流加热金属材料,使其迅速熔化并混合,从而实现高温熔炼的目的。
使用电弧炉可以高效、快速地进行金属材料的生产和加工。
熔炼的名词解释
熔炼的名词解释熔炼是一种物质变化的过程,通过加热固体物质使其转化为液体状态,并借助适当的工艺处理和控制,对物质进行结构重组,实现材料的改良、提纯和合金化。
熔炼在人类的历史发展中起着至关重要的作用,从最初的青铜器时代到现代工业革命,都离不开熔炼技术的进步和应用。
首先,熔炼的基本原理是以物质的熔点为起点,通过加热物质使其温度达到熔点以上,固体就会转化为液体。
通过控制温度、时间和加热方式,可以调节熔炼过程的速度和产物的质量。
为了确保熔炼的顺利进行,通常采用专门设计的熔炉,如高温电炉、高压熔炉、转炉等,以提供足够的热量和能源。
其次,熔炼不仅可以改变物质的物理状态,还可以对物质进行结构重组和纯净化。
通过熔炼,可以将不同的金属合成为合金,如黄金和银可以合成为白金合金,从而获得具有更好性能的材料。
此外,熔炼还可以对杂质进行分离和去除,提高材料的纯度。
例如,通过电解熔炼可将铜的纯度提高到99.99%以上,获得高纯度的铜材。
熔炼还广泛应用于金属冶炼、玻璃制造、陶瓷工艺等领域。
在金属冶炼中,熔炼被用来从矿石中提取有用金属,如从镍硫化物矿石中提取镍,从铁矿石中提取铁。
在玻璃制造中,通过熔炼沙子、石灰石和碱类物质等原料,可以获得均匀透明的玻璃材料。
在陶瓷工艺中,釉料和原料通过熔炼融合在一起,形成富有艺术效果和功能性的陶瓷制品。
然而,熔炼不仅仅是一种工艺,它还体现出中国文化的独特精神和哲学思考。
在中国传统的文化中,熔炼被赋予了更加深远的含义。
中国古代冶炼工艺被称为“金工”,不仅追求材料的物理性能,更注重将工艺与艺术相结合。
古代的青铜器即是一个典型的例子,它们不仅具有实用性,还有着极高的艺术价值。
青铜器的制作过程中,金工们需要经过多次的熔炼与锻造,才能打造出精美的器物。
熔炼不仅存在于物质世界中,还可以被引申为一种精神的融合与变化。
人类的内心也经历着熔炼的过程,通过思辨、探索和体验,不断调整自己的认知和观念。
熔炼意味着进步和提升,人们通过熔炼不断地改变和完善自己的思想和方式。
电炉炼钢原理基本知识
其次章电炉炼钢原理根本学问第一节炼钢有关的物理化学根本概念31.为什么要学习电炉炼钢有关的物理化学根本概念?将生铁废钢炼成钢,必需进展氧化熔炼。
使生铁废钢中的某些元素杂质去除到肯定程度。
它们是怎样进展精炼的,以及如何使它们到达需要的程度,这些都是炼钢生产过程中极重要问题。
应用化学热力学能够提醒炼钢过程中种种元素杂质氧化去除的可能性,去除的程度以及打算去除程度的各种因素;应用化学动力学可以提醒元素杂质氧化反响进展的机理、进展的速度以及打算速度的各种因素。
把握了这些规律,就可以找出炼钢所需要的合理条件,确定过程成效。
这对产品质量提高,能耗下降有根本性意义,这些原理是炼钢生产有力工具,是节能的理论依据。
32.什么是系和相的概念?用来争论化学变化的一组物质通称为系,例如电炉中的钢液、炉渣、炉气就是一个系。
假设一个系中的全部组份的物理性质是全都的,没有分界面,这个系就称为均一系,例如水与酒精的混合物是均一系。
假设一系中各个组成部份是不一样的,则称为不均一系。
电炉中的钢液、炉渣、炉气就属不均一系。
不均一系中的均一局部称相,它以显著的分界面与其他局部分开,而且它的性质也与其他部份不同。
例由铁、碳、硅、猛……等元素组成的钢液是一个相,由于它在物理性质上是全都的。
33.什么是溶液?怎么来表示液态溶液的浓度?由两种或两种以上的物质构成的,其成份可变的均匀混合物称为溶液。
例如炉渣就是有各物氧化物及其相互间形成的化合物组成的溶液。
液态溶液的浓度常用重量百分数来表示。
气体溶液的浓度通常以容积百分数表示。
依据道尔顿定律在同等条件下容积、温度、气体混合物的总压力则等于各气体的分压总和。
例纯空气由21%氧;78%氮;1%的其化气体构成。
则在标准大气压下,这三者分压为:氧 0.21 大气压;氮0.78 大气压;其他气体0.01 大气压。
因此气体溶液的浓度也可用不同气体组成物的分压来表示。
34.什么是反响的热效应?反响的热效应怎么表示?化学反响的进展的同时,有放热或吸热现象。
电炉炼钢法
电炉炼钢法电炉炼钢法是以电能作为热源,而电弧炉炼钢是应用得最为普遍的电炉炼钢方法。
我们通常所说的电炉炼钢,主要是指电弧炉炼钢,因为其他类型的电炉如感应电炉、电渣炉等所炼的钢数量较少。
电弧炉炼钢是靠电极和炉料间放电产生的电弧,使电能在弧光中转变为热能,并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣,冶炼出各种成分的钢和合金的一种炼钢方法。
电炉炼钢主要利用电弧热,在电弧作用区,温度高达4000℃。
冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期,在炉内不仅能造成氧化气氛,还能造成还原气氛,因此脱磷、脱硫的效率很高。
所用含铁原料主要为废钢,约占70%以上,另外可以加入铁水、生铁、直接还原铁、热压块等。
冶炼时间较长,一般至少是转炉冶炼时间的两倍。
电炉熔炼温度高且容易控制调节,电弧炉弧光区温度高达3000-6000℃,炉温高达2000℃以上,远高于冶炼一般钢种所需的温度,可以用于冶炼转炉不能冶炼的合金钢和不锈钢。
炉内气氛易于控制调节。
在冶炼的不同阶段,炉内不仅能造成氧化性气氛,还能造成还原性气氛,前者有利于脱碳和去磷,后者有利于脱氧、去硫、易氧化合金的加入、回收金属元素和控制钢液成分。
电炉设备比简单,投资少,建厂快,占地少,且容易控制污染。
但由于所需能源由电极在短路时产生的高温来提供,耗电量较大,冶炼1吨钢所消耗的电能约350-600kwh;成品钢中氢、氮含量偏高。
因为在电弧作用下,炉内空气的水汽大量离解,生成的氢和氮,如进入钢水,将影响钢的质量。
电弧是“点”热源,炉内温度分布不均匀,熔池平静时,各部分钢水温度相差较大。
碳质电极的存在会使钢液增碳,给冶炼低碳钢带来困难。
废钢铁是一种载能资源,用废钢铁炼钢可以节约大量能源。
在大型钢铁联合企业,从采矿、选矿、烧结、焦化、炼铁到炼钢、轧钢,能源消耗和污染排放主要集中在炼钢工序之前。
研究表明,用废钢直接炼钢和用矿石炼铁后再炼钢相比,可节约能源60%,节水40%。
废钢铁是一种环保资源,用废钢直接炼钢和用矿石炼铁后再炼钢相比,可减少废气186%、废水76%和废渣97%,有利于清洁生产和排废减量化。
电渣熔炼法
电渣熔炼法
电渣熔炼法是一种常用于回收金属的熔炼方法。
该方法利用高温
和电流的作用,将金属废料或金属矿石通过电解的方式分解和熔化,
从中提取出目标金属。
该方法的基本原理是,将金属废料或金属矿石放置在称为电炉的
设备中,通过电极传送电流,形成一个高温且高电流密度的电弧区域。
金属废料或金属矿石在高温下迅速融化,并被电极的电流传输到特定
位置。
在电渣熔炼过程中,金属废料或金属矿石中的不同金属成分会以
不同的化学反应速度和温度条件被分解和熔化。
根据这些不同的性质,通过调整电流和温度的参数,可以实现从杂质金属的分离和去除,最
终提取出目标金属。
电渣熔炼法具有以下优点:
1. 能够处理多种金属废料和矿石,具有广泛的适用性。
2. 可以高效地回收稀有金属和贵金属,提高资源利用率。
3. 与传统熔炼方法相比,能耗较低,减少了环境污染和能源消耗。
然而,电渣熔炼法也存在一些限制和挑战:
1. 需要消耗大量的电能,设备和运营成本较高。
2. 难以处理含有高氧化物和硫化物的金属废料,需要额外的前处理步骤。
3. 使用的电极和炉衬材料可能受到高温和电弧的腐蚀,需要定期更换
和维护。
综上所述,电渣熔炼法是一种重要的金属熔炼技术,具有高效回
收金属和资源的能力。
随着技术的不断进步,电渣熔炼法在金属回收
和资源循环领域有着广阔的应用前景。
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电炉熔炼的基本原理作者:管理员发表时间:2011-10-28 10:45:57 阅读:次电炉熔炼实质上可分为两个过程,即热工过程(如电能转换、热能分布等)与冶炼过程(如炉料熔化、化学反应、锍渣分离等)。
为了叙述方便,对电炉熔炼基本原理,下面按电能的转换、物料的熔化、熔炼反应及产物三个方面加以讨论。
1)电能的转换如果向固体或液体通以电流,由于电阻的作用,电能转变为热能,可用焦耳楞次公式来确定:Q=I2Rt式中Q─热量,J;I─通过电阻的电流,A;R─电阻,Ω;t─时间,h。
因为1J=0.239ca1或者0.239/1000kca1,并按欧姆定律IR=U,则上式可写成:Q=0.239/1000IUt (kcal)如果电能以千瓦计,在t小时内将消耗:Q=IUt/1000(kWh)因为1kW=0.239kcal.s-1,故1kWh=0.239×3600=860kcal,则t小时产生的热量为:Q=0.86IUt(kcal)×4.184=3.6IU(kJ)电加热广泛应用在各种技术领域中对冶金工业尤为重要。
在冶金工业中,电炉是冶金炉的一个重要类型。
配有一台额定容量为PkVA的三相变压器的电炉,当电炉负荷过到P额定时,其溶池中产生的热量按下式计算:配有3台额定容量为PkVA的单相变压器的电炉,当电炉负荷过到P额定时,其池的热量按下式计算:Q=3×860P额定cosøt/1000=2.58I相U相cosøt(kcal)=10.79I相U相cosøt(kJ)式中Q─热量,kcal或用1kcal=4.184kJ;P额定─变压器的额定容量,kVA或kW;U线─线电压,V;I线─线电流,A;U相─相电压,V;I相─相电流,A;cosø功率因数;t—时间,h。
2)物料的熔化熔炼硫化矿石和精矿的电炉可以看作是高温熔池,里面有两层熔体(见图1),上面的炉渣层厚1700~1900mm ,下层厚600~800mm。
装到溶池中固体物料以料堆的形式沉入渣层,形成料坡。
物料靠以电能为主要来源的热量进行熔化,电能通过3根或6根电极送入炉内。
电极插入渣层的深度为300~500mm,电能转变为热能就是在渣层中发生的。
有40%~80%的热量产生于电极—炉渣的接触面上,其余部分的热量则产生于处在电回路中的渣层里。
大部分热量之所以产生于电极—炉渣的接触面上,是由于在电极工作端的周围存在着一个气体层,这就是所谓的气袋,电流以大量的质点放电形式,即以微形式,即以微弧的形式通过这个气袋。
气袋是这样形成的:由于电子流的机械压力,熔渣脱离电极,所形成的空隙便被由于电极燃烧所产生的气体和由炉渣中逸出的气体所充满,这个气体层具有很高的电阻。
因此电流通过气体层时产生很大的电压降,放出相应的热量。
在电炉电场中,从电极中心线起在靠近电极两个电极直径范围内,是熔池的导电部分(估而电流的90%是从电极中心线起一个电极直径范围内通过的)。
正是在这个区域内,电能转变为热能,远离电极中心线超过电极直径的熔池部分,不在电的回路中,也不会产生热量。
电流通过电炉的线路有两种:(1)由电极通过炉渣→镍锍→炉渣→电极,即星形负荷。
(2)由一根电极通过炉渣流向另一根电极,即三角形负荷。
当电极之间的距离不变时,星形负荷和三角形的大小取决于电极插入渣层的深度、渣层的厚度和炉内料坡的大小。
当电极插入深度不大时,三角形负荷可达总负荷的70%;随着电极插入深度的增加,三角形负荷逐渐降低,电极插入很深是,便会降为30%~40%。
当电极向和插时,星形电流和三角形负荷逐渐降低,电极插入深度成正比地增加,但是星形电流的增长速度大于三角形电流的增长速度。
炉内那些不产生热量的部位,由于熔池内部炉渣的对流运动,将热能从热处带到冷处而进行热交换。
炉渣的对流量是由于渣池各部分的热量不同而造成的。
已经指出,最大的热量产生于电极—炉渣的接触区。
在此区域内,靠近电极表面的渣层已大为过热,其温度可过1500~1700℃或更高,由于渣中含有大量气泡,其膨胀的结果,使它的密度大大减小,因此,靠近电极表面的炉渣和远离电极的炉渣密度便产生了差别。
密度小的过热炉渣在靠近电极处不断上升而至熔池表面,并在熔池表面向四周扩散。
过热炉渣在其动动过程中与漂浮着的炉料相遇,使沉入熔池的料坡下部表面熔化。
运动着的炉渣与温度低的熔化炉料混合后,在渣池顺流向下沉降,到过电极下端附近,一部分炉渣则继续下降至对流动动非常薄弱的渣池下层,在这里镍锍和炉渣进行分离。
热渣在向远离电极方向的流动过程中,将自已的多余热量传给熔池的较冷部分,从而维持了这一部分熔池的热平衡。
而那些热渣很少流动的部位,或者说温度降低的部位,则热量不足,温度只有1250~1250℃。
炉子的四角、炉壁附近及电极下面的区域,这些地方就易生成炉结。
炉渣的对流运动乃是电炉中一个最重要的工作过程,对流运动确保电炉熔池中的热交换和物料熔化的进行,物料的大量熔化发生在电极插入的熔池区域内,也就是发生强烈的对流循环区域内。
从电炉的平面看,这个区域是在从电极中心线起1.5~2个电极直径范围内。
由于在熔池内,电能转换成热能是不均匀的,因而熔池每个部位的温度也不一致。
靠近熔体上层的温度较高,低层较低。
渣层在纵向和横向上温度是均匀的,只垂直方向有变化,主要是在电极以下温度有变化,在电极插入深度范围内实际上是等温的,这可用其中存在激烈的对流热交换来解释。
因熔池各部分受热情况不同,显然,炉料的熔化速度随着与电极的距离增大而急剧下降。
因此,大部分炉料(80%~90%)在距离电极中心线1.5~2倍电极直径的范围内加入。
3)熔炼反应及产物(1)熔炼反应电炉熔炼的物理化学反应主要发生在熔渣与炉料的接触面上,炉气几乎不参与反应。
因此电炉熔炼发液相和固相的相反应为主,可以一次完成造渣和造镍锍的化学反应。
加入电炉的物料,主要是精矿和焙砂,其次是烟尘、返回炉料及液体转炉渣、熔剂和碳质还原剂等。
铜镍矿物料的矿想组成为:硫化物:Fe7S8、(FeNi)S2、CuFeS2、CoS;氧化物:Fe2O3、Fe3O4、NiO、CuO、SiO2、MgO、CaO、Al2O3等;硅酸盐:mMO.nSiO2,物料中还可以含有少量的硫酸盐(MSO4)、碳酸盐(MCO3)、氢氧化物[M(OH)2]和贵金属等。
过热炉渣在对流运动中与物料表面相遇时,便将自已多潜余的热量传给物料。
当物料加热至1000℃时,物料中便有复杂硫化物、某些硫酸盐、碳酸盐和氢氧化物的热分解发生,生成比较简单而稳定的化合物。
如果入炉物料是焙砂而不是精矿时,上述反应已在焙烧时完成。
当物料加热到1100~1300℃时,主要是硫化物和氧化物之间的交互反应,反应产生的Ni3S2、Cu2S、FeS、CoS相互熔合的液态产物便是低镍锍,其中溶解有少量的Fe3O4及Cu,Ni,Fe金属和贵金属。
碱性氧化物(FeO,CaO,MgO等)与酸性氧化物(SiO2)发生反应,生成mMO.nSiO2型的各种硅酸盐,这些硅酸盐在熔融状态下互相熔合,产生了电炉熔炼的另一种产物—炉渣。
熔融状态的镍锍和炉渣在熔池中因密度不同而分开。
在物料受热熔化时,除液态产物外,洞天福地产生气体,如S2被氧化为SO2。
碳还原MO产生的CO2等,大部分气体上升至熔池表面并进入炉空间随烟气排走,少部分气体则包裹在炉渣中,这就是炉渣含有大量气体的原因。
在电炉熔炼中,由于硫化物热分解所产生的硫化亚铁跟高价金属氧化物反应,可使炉料中的硫被脱除一部分。
当电炉熔炼未经焙烧的硫化精矿时,脱硫率为15%~18%;当熔炼焙烧后的精矿和适当加入碳质还原剂时,则脱硫率要小得多。
(2)熔炼产物电炉熔炼硫化物铜镍精矿时,其产品有低镍硫、炉渣、烟气和烟尘。
低镍锍是冶炼的中间产品,要送至转炉工序进一步富集。
炉渣因含有价金属低而废弃。
烟经收尘、制酸后排入大气,而收得和烟尘则返回电炉熔炼。
①低镍锍。
主要由Ni3S2,Cu2S,FeS所组成,此外低镍锍中还有一部分硫化钴和一些游离金属及合金。
在低镍锍中还溶解有少量磁性氧化。
在电炉熔炼过程中,低镍锍与炉渣分离的完全程度,主要取决于它们的密度差,密度差越大,分离得越彻底,而低镍锍的刻度取决于组成低镍锍的各种硫化物的含量。
各种硫化物的密度不同,例如:FeS为4.6g/㎝3,Ni3S2为5.3g/cm3,Cu2S为5.7g/cm3,低镍锍品位越低,也就是FeS含量越高,则低镍锍密度越小。
固体低镍锍密度一般为4.6~5.0g/cm3.熔融的低镍锍的密度稍小,因为在熔融状态的低镍锍中熔解有一定量的二氧化硫气体,使体积增大,密度减小。
炉渣密度一般在3~4g/cm3之间。
金川公司冶炼厂电炉熔炼的低镍锍中,镍与铜的比例约为2:1,诺里尔斯克公司电炉熔炼的镍与铜的比例约为3:2。
低镍锍中镍和铜含量之和为15%~22%,硫含量在22%~27%范围内波动。
低镍锍中的硫量不足以把其中所含的金属全部硫化物状态,是由于低镍锍中能熔解部分金属。
表1列出各厂电炉熔炼的低镍锍成分。
表1 电炉熔炼产出的低镍成分(%)实例从表动在7%~18%范围内。
电炉熔炼产出低外长锍中各种金属的含量,取决于它们在入炉物料中的含量、低镍锍的产率越大,低镍锍中有价金属的含量(低镍锍品位)就越低。
因此电炉熔炼的脱硫率越高,低镍锍的产率越小,低镍锍中有价金属的含量就越高。
低镍锍的熔点同其密度一样,取决于组成低镍锍的各种金属硫化物的含量。
对于纯硫化物的熔点Ni3S2为790℃,Cu2S为1120℃,FeS为1150℃。
低镍硫的熔点,介于各种硫化物熔点之间。
工业生产实际低镍锍熔点均在1000~1050℃之间,但矿热电炉有过热的特点,从电炉中放出的低镍锍的温度因过热而达到1250℃,在这个温度下,低镍锍非常容易流动,很容易渗到电炉砖体的缝隙中和砌筑不严密处。
因此在矿热电炉和炉体砌筑设计中,对于低镍锍区采用湿砌方法,而且要求非常严格。
此外,因过热的熔融低镍锍颇具侵蚀性,能很好地熔解金属铁和铸铁件,因此放出低镍锍的溜槽均采用耐火材料内衬,盛放低镍锍的包子也必须经转炉渣挂出保护层后才使用。
低镍锍具有很好的导电性。
在熔融的硫化物中,Ni3S2的电导率为最大,Cu2S的电导率为最低,其变化顺充为Ni3S2﹥CoS﹥FeS﹥Cu2S。
工厂产出的低镍锍电导率在1100~1350℃是二般为(35~45)×102(Ω.cm)-1,其数值大小取决于有关硫化物的含量和熔锍的温度。
由于熔锍的导电性能接近于金属,故在电炉操作中发生翻料,镍锍上浮与电极接触后,易使电炉电流控制不稳,发生过流跳闸事故。
(2)炉渣。
电炉熔炼产出的炉渣主要由以下5个主要成分构成:SiO2,FeO,MgO,Al2O3和CaO,它们的总和约占总量的97%~98%。