第五次課 銅精礦的電爐熔煉1

1、與反射爐熔煉相比，電爐熔煉的與反射爐熔煉相比，電爐熔煉的優(yōu)點優(yōu)點是：是： （1）容易形成高溫區(qū)，且溫度易控制，能處）容易形成高溫區(qū)，且溫度易控制，能處理各種爐料，特別適于處理含鈣、鎂高的難熔理各種爐料，特別適于處理含鈣、鎂高的難熔爐料；爐料； （2）不用燃料，煙氣量大為減少；）不用燃料，煙氣量大為減少； （3）電能可以有效利用；）電能可以有效利用； （4）隨煙氣及爐渣帶走的有價金屬少，故回）隨煙氣及爐渣帶走的有價金屬少，故回收率高。收率高。 電爐熔煉的電爐熔煉的缺點缺點：不能利用精礦反應(yīng)的熱能，：不能利用精礦反應(yīng)的熱能，電能消耗大，費用高。對電力缺乏的地區(qū)，吸引電能消耗大，費用高。對電力缺乏的

2、地區(qū)，吸引力不大。力不大。二、電爐熔煉的理論基礎(chǔ)二、電爐熔煉的理論基礎(chǔ)1、電能的轉(zhuǎn)變、電能的轉(zhuǎn)變 在電爐熔煉時，熔煉過程需要的熱量是由在電爐熔煉時，熔煉過程需要的熱量是由電能轉(zhuǎn)變來的，電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軙r，其熱量用電能轉(zhuǎn)變來的，電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軙r，其熱量用焦?fàn)柦範(fàn)柪愦墓奖硎荆豪愦墓奖硎荆篞 = I2Rt式中式中Q熱量（熱量（J）；）； I通過電阻的電流（通過電阻的電流（A）；）； R總電阻（總電阻（）；）； t通電時間（通電時間（s）。）。 電爐熔煉銅鎳硫化礦時，電能是在電壓高達電爐熔煉銅鎳硫化礦時，電能是在電壓高達680V，電流高達，電流高達30000A的情況下，通過三根或的情況下，通過三根或

3、六根電極送入爐內(nèi)的。有六根電極送入爐內(nèi)的。有4080%的熱量產(chǎn)生于的熱量產(chǎn)生于電極電極-熔渣的接觸面上，其余部分產(chǎn)生于渣層之熔渣的接觸面上，其余部分產(chǎn)生于渣層之中。中。 大部分熱量之所以產(chǎn)生于電極大部分熱量之所以產(chǎn)生于電極-熔渣的接觸熔渣的接觸面上，是由于在電極附近電流密度和電極與爐面上，是由于在電極附近電流密度和電極與爐渣之間的氣膜電阻都很大，因此渣之間的氣膜電阻都很大，因此在電極附近產(chǎn)在電極附近產(chǎn)生很大的電壓降，放出相應(yīng)的熱量生很大的電壓降，放出相應(yīng)的熱量，使電極附，使電極附近爐渣溫度很高；而距離電極遠的區(qū)域，則由近爐渣溫度很高；而距離電極遠的區(qū)域，則由于電流密度小和爐渣電阻比氣膜小的緣故

4、，熱于電流密度小和爐渣電阻比氣膜小的緣故，熱量較少，溫度也低；至爐墻處溫度最低。量較少，溫度也低；至爐墻處溫度最低。 對于配有一臺額定容量為對于配有一臺額定容量為P kVA的三相變的三相變壓器的電爐，當(dāng)電爐負荷達到壓器的電爐，當(dāng)電爐負荷達到P時，熔池中產(chǎn)時，熔池中產(chǎn)生的熱量按下式計算：生的熱量按下式計算： 對于配有三臺額定容量為對于配有三臺額定容量為P kVA的單相變的單相變壓器的電爐，當(dāng)電爐負荷達到壓器的電爐，當(dāng)電爐負荷達到P時，熔池中產(chǎn)時，熔池中產(chǎn)生的熱量按下式計算：生的熱量按下式計算：tIVtPQcos3cos線線tIVtPQcos3cos3相相2、電爐的電制度和調(diào)節(jié)、電爐的電制度和調(diào)節(jié)

5、 大型礦熱電爐有六根電極，一般采用單相變大型礦熱電爐有六根電極，一般采用單相變壓器供電，每對電極與一個單相變壓器相聯(lián)接。壓器供電，每對電極與一個單相變壓器相聯(lián)接。變壓器的電壓可以調(diào)節(jié)，不同的電壓供給爐內(nèi)的變壓器的電壓可以調(diào)節(jié)，不同的電壓供給爐內(nèi)的功率也不同，電壓愈高，功率愈大，因而熱量愈功率也不同，電壓愈高，功率愈大，因而熱量愈多。多。 故當(dāng)開爐、停爐或者改變爐料、生產(chǎn)率時，故當(dāng)開爐、停爐或者改變爐料、生產(chǎn)率時，就可以用改變電壓的方法來調(diào)節(jié)供入爐內(nèi)的電功就可以用改變電壓的方法來調(diào)節(jié)供入爐內(nèi)的電功率，亦即改變供入的熱量。率，亦即改變供入的熱量。 但是當(dāng)電爐在一定的電壓下工作時，由于熔但是當(dāng)電爐在

6、一定的電壓下工作時，由于熔池負荷的變動，會使電流的數(shù)值發(fā)生波動。當(dāng)電池負荷的變動，會使電流的數(shù)值發(fā)生波動。當(dāng)電流已是變壓器的最大電流時，電流的波動會迫使流已是變壓器的最大電流時，電流的波動會迫使變壓器保護裝置自動跳閘。如果不是在最大電流變壓器保護裝置自動跳閘。如果不是在最大電流工作時，電流的波動又會使變壓器效率降低。為工作時，電流的波動又會使變壓器效率降低。為了改變這種情況，常用了改變這種情況，常用升降電極升降電極的辦法來調(diào)整熔的辦法來調(diào)整熔池的負荷。池的負荷。電爐單相變壓器的電負荷示意圖電爐單相變壓器的電負荷示意圖從圖中可知，電流按兩個方向流通：從圖中可知，電流按兩個方向流通： （1）一個方

7、向經(jīng)過爐渣（）一個方向經(jīng)過爐渣（I1），即電極），即電極A爐爐渣層渣層電極電極B。 （2）另一個方向經(jīng)過爐渣和冰銅（）另一個方向經(jīng)過爐渣和冰銅（I2），即），即電極電極A爐渣爐渣冰銅冰銅爐渣爐渣電極電極B。 設(shè)其能過的電阻分別為設(shè)其能過的電阻分別為R1和和R2，則：，則：R1 = /ad 如果冰銅的電阻忽略不計，則：如果冰銅的電阻忽略不計，則：R2 = 2(H-a)/F因為兩并聯(lián)電路總電阻因為兩并聯(lián)電路總電阻R為：為：R = R1R2/（R1+R2）將將R1、R2值代入，可得：值代入，可得： aHFaR2 因為電極斷面積因為電極斷面積F和爐渣深度和爐渣深度H皆可視為常數(shù)，皆可視為常數(shù)，故：故：

8、 為了保持一定的電流值，熔池的負荷為了保持一定的電流值，熔池的負荷R必須必須保持不變，當(dāng)熔池的電阻率保持不變，當(dāng)熔池的電阻率因氣膜狀態(tài)，料堆大因氣膜狀態(tài)，料堆大小小 及位置、爐渣成分和深度變化而發(fā)生改變時，及位置、爐渣成分和深度變化而發(fā)生改變時，就可以相應(yīng)地就可以相應(yīng)地用增大和減小電極埋入深度用增大和減小電極埋入深度a的辦法的辦法來維持平衡來維持平衡。aR 對于對于I1和和I2的大小，當(dāng)其它條件不變時，的大小，當(dāng)其它條件不變時，I1和和I2的比例，完全取決于電極插入熔池的深度。電的比例，完全取決于電極插入熔池的深度。電極插入深度增大時，極插入深度增大時， I2顯著增大，而顯著增大，而I1減小，

9、從減小，從而使熔池的高溫區(qū)下移，這樣有利于冰銅的過熱；而使熔池的高溫區(qū)下移，這樣有利于冰銅的過熱；反之若減小電極插入深度，則反之若減小電極插入深度，則I1增大，增大， I2減小，減小，爐渣層溫度升高。爐渣層溫度升高。3、爐渣的對流和熱交換、爐渣的對流和熱交換 由于電極周圍熔體溫度高，遠離電極的熔體由于電極周圍熔體溫度高，遠離電極的熔體的溫度較低，熔池溫度分布不均勻，從而使接近的溫度較低，熔池溫度分布不均勻，從而使接近電極表面的熔渣強烈過熱，密度降低，不斷上浮電極表面的熔渣強烈過熱，密度降低，不斷上浮到熔池表面，并沿此表面向四方流動，在流動的到熔池表面，并沿此表面向四方流動，在流動的過程中，與漂

10、浮在渣層中的爐料相遇，將熱量對過程中，與漂浮在渣層中的爐料相遇，將熱量對流傳給爐料，同時高溫爐渣也通過輻射將熱量傳流傳給爐料，同時高溫爐渣也通過輻射將熱量傳給爐料，使?fàn)t料熔化，并發(fā)生各種物理化學(xué)變化，給爐料，使?fàn)t料熔化，并發(fā)生各種物理化學(xué)變化，完成造冰銅和造渣過程。完成造冰銅和造渣過程。 新形成的爐渣溫度較低，密度較大而下沉，新形成的爐渣溫度較低，密度較大而下沉，至電極末端的渣層上，再沿電極向上移動，于是至電極末端的渣層上，再沿電極向上移動，于是形成了循環(huán)。形成了循環(huán)。4、電爐中進行的主要化學(xué)反應(yīng)、電爐中進行的主要化學(xué)反應(yīng) 與其它熔煉方法相似。與其它熔煉方法相似。三、礦熱電爐三、礦熱電爐 礦熱

11、電爐結(jié)構(gòu)反射爐相似。但由于供熱方式礦熱電爐結(jié)構(gòu)反射爐相似。但由于供熱方式不同，礦熱電爐在結(jié)構(gòu)上也有其特點。不同，礦熱電爐在結(jié)構(gòu)上也有其特點。 礦熱電爐可以采用石墨電極、炭素電極或自礦熱電爐可以采用石墨電極、炭素電極或自焙電極。前兩種電極用于焙電極。前兩種電極用于5000kVA以下的小型電以下的小型電爐，大型電爐均采用自焙電極。爐，大型電爐均采用自焙電極。 電極就具有導(dǎo)電性好、高溫下機械強度高、電極就具有導(dǎo)電性好、高溫下機械強度高、在空氣中開始氧化的溫度高、化學(xué)穩(wěn)定性好等性在空氣中開始氧化的溫度高、化學(xué)穩(wěn)定性好等性能。能。四、電爐熔煉的實踐四、電爐熔煉的實踐1、電爐熔煉的爐料準備、電爐熔煉的爐料

12、準備 電爐熔煉對入爐物料有一定要求，水份應(yīng)低電爐熔煉對入爐物料有一定要求，水份應(yīng)低于于13%；爐料的透氣性好，爐料中碳酸鹽在入；爐料的透氣性好，爐料中碳酸鹽在入爐前盡量分解；具有一定的溫度；爐料的硫銅比爐前盡量分解；具有一定的溫度；爐料的硫銅比不宜太高等。不宜太高等。 一般工廠爐料需進行制粒、干燥等煉前準備。一般工廠爐料需進行制粒、干燥等煉前準備。 配料主要是配備適于電爐熔煉的渣型，以利配料主要是配備適于電爐熔煉的渣型，以利于降低電耗和渣含銅。于降低電耗和渣含銅。 制粒是關(guān)鍵作業(yè)，目的在于產(chǎn)出粒度適當(dāng)，制粒是關(guān)鍵作業(yè)，目的在于產(chǎn)出粒度適當(dāng)，強度高的粒料。強度高的粒料。 粒料干燥在于提高強度，并

13、脫去部分硫。粒料干燥在于提高強度，并脫去部分硫。2、電爐熔煉的操作要點、電爐熔煉的操作要點 電爐熔煉的操作包括開爐、裝料、電氣控制、電爐熔煉的操作包括開爐、裝料、電氣控制、冰銅與爐渣層厚度的控制、電極操作、返轉(zhuǎn)爐渣、冰銅與爐渣層厚度的控制、電極操作、返轉(zhuǎn)爐渣、熔體排放，停爐及作業(yè)故障處理等工序。熔體排放，停爐及作業(yè)故障處理等工序。 （1）開爐。新電爐開爐較復(fù)雜。）開爐。新電爐開爐較復(fù)雜。 （2）加料。電爐加料應(yīng)保證獲得最大的熔）加料。電爐加料應(yīng)保證獲得最大的熔化量，金屬在廢渣中的損失小，操作安全，保護化量，金屬在廢渣中的損失小，操作安全，保護爐墻不受爐渣侵蝕，盡可能實現(xiàn)機械化、自動化爐墻不受爐渣侵蝕，盡可能實現(xiàn)機械化、自動化加料。加料。 加料要以電極中心加料為主，側(cè)墻加料為輔。加料要以電極中心加料為主，側(cè)墻加料為輔。電極中心加料量占總加料量的百分之七十左右。電極中心加料量占總加料量的百分之七十左右。要嚴格控制料坡高度，防止料坡翻倒。要嚴格控制料坡高度，防止料坡翻倒。 電氣控制主要是控制電極電氣控制主要是控制電極-爐渣接觸所放出爐渣接觸所放出的功率與渣層中放出的功率兩者的比例。的功率與渣層中放出的功率兩者的比例。 改變兩者的比例，必須改變兩者的比例，必須改變電極插入渣層的改變電極插入渣層的深度深度。 熔池液面高度對電爐