《电炉炼铁》.pdfVIP

电炉炼铁(electric furnace iron smelting) 以电能为供热能源的非高炉炼铁方法。由于炼焦煤的缺乏及水电资源 的开发，自20 世纪初一些国家开始研究和使用电炉炼铁，1908 年第一座 炼铁电炉在瑞典投入工业生产。至今在一些水电资源丰富的国家(如挪 威)，以及具有高炉难以处理的特殊资源(如钒钛铁矿、砂铁、钛铁矿)的 国家(如南非、新西兰)电炉炼铁仍得到应用和发展。南非海维尔德钢与钒 公司(Highveld SteelVanadium Corp Ltd)威特班克(Witbank)厂有7 座 炼铁电炉，年产含钒生铁超过100 万t。 原理及工艺特点 原料经配料加入炉内，炉料经加热、分解、还原、熔 化、造渣及渣铁反应等过程生成生铁和炉渣，渣、铁定期从渣口、铁口放 出。电炉炼铁有以下特点：(1)炉内所有反应所需热量不是由燃料燃烧提 供，而是由外部输入的电能提供。电流通过自焙电极引入炉内，电流通过 料层、熔体的电阻及料层内熔体上部的电弧，将电能转化为热能。电热转 换不带入其他物质，不产生气体、故对炉内气氛、对炉料及熔体不产生影 响，且热量集中，易于获得高温，炉内温度易于控制。(2)电炉炼铁过程 中的炉料的还原主要是直接还原(占总还原量的80％～90％)，由煤气产生 的间接还原仅占10％～20％，其原因是电炉炼铁不鼓风，下部还原及分解 3 产生的气体量仅约650m ／t 铁，炉料800～1000℃的间接还原区甚窄，炉 料通过这一区域时间甚短、虽然下部上升煤气CO 含量高达60％～75％， 但间接还原数量较小。(3)电炉料入炉后经下部上升的热煤气及自身电阻 热的加热，经预热、分解、部分还原后在电弧下及附近的高温区迅速熔化， 在很短时间内完成造渣、熔化、渣铁分离等过程，并在渣铁流经炉缸内赤 热的焦层时进行终还原、渗碳及脱硫反应，最终聚集在炉缸形成铁水层和 炉渣层，渣铁定期从铁口、渣口放出，冶炼周期比高炉炼铁要短，仅0.5～ 1.5h。(4)料柱短、对料柱的透气性要求低，因而对原料的强度要求比较 宽松，可以使用强度低的原料和还原剂，如无烟煤、劣质焦。 设备 炼铁电炉有高炉身电炉，低炉身电炉，敞开式电阻炉等多种型式， 使用最普遍的是低炉身电炉，这种电炉与铁合金生产用封闭式埋弧还原电 炉极为相似。图中使用的即为典型的蒂斯兰德一霍尔(Tysland—Hole)低 身电炉。炉瞠呈圆形或矩形、椭圆形，电极在圆形炉内呈三角形配置，在 矩形、椭圆形炉内则在长轴方向成一线配嚣。以33000kW 的圆形电炉为例， 炉壳外径12.0m、高3.5～5.0m，采用自焙电极，电极直径1.5m，炉衬外 层用黏土砖砌筑，内层为沥青镁砂捣固层或用碳质耐火材料砌筑或用碳质 材料捣固，炉衬寿命3～7 年，炉盖一般用水冷钢结构内衬黏土砖构成。 炉缸可设一个渣铁口，渣、铁从同一口中放出，或设一个出铁口，一个出 渣口分别放出铁水、炉渣。中小型电炉可采用倾动式。 电流经炉用变压器、母线、电极把持器、自焙电极导入炉内。电流负 荷由升降电极和切换电压控制，通常变压器次级电压为80～250V，多级可 调，一般均为自动控制。多数炼铁电炉采用三台单相变压器组成供电变压 系统，为改善功率因数，通常还应有相应功率的效率补偿电容器。 产品及技术经济指标 电炉冶炼普通铁矿获得的生铁的典型成分为： C3.6％～4.2％，Si1.0％～3.0％，Mn0.1 ％～0.2％，P0.02％～0.30％， S0.05％；炉渣成分为CaO40％～45％，SiO 25％～30％，Al O 15％～25％； 2 2 3 炼铁电炉煤气成分为CO60％～75％，CO 15％～20％，H 5％～8％，CH ～ 2 2 40 3 3％，热值可达10000kJ ／m ，回收可做燃料使用，但煤气中含有极细的粉 尘，脱尘净化困难。炼铁电炉冶炼钒钛铁矿(经回转窑预热预还原)生产的 典型含V 生铁成分为C3.2％～4.0％，V0.45 ％～0.55％，Ti0.10％～ 0.20％，si0.15％～0.30％，S0.05％～0.07％；炉渣成分为TiO 38％～