冶金电炉及熔炼方法技术

本发明专利技术提供了一种冶金电炉及用于该冶金电炉的熔炼方法，该冶金电炉包括炉体、氧枪和煤枪，炉体具有炉腔；氧枪位于炉腔的侧壁上，用于向熔炼过程中产生的熔渣内吹氧，且氧枪的出口高于熔渣；煤枪位于炉腔的侧壁上，用于向熔渣内喷煤，且煤枪的出口高于熔渣。本发明专利技术提供的冶金电炉，采用吹氧喷煤的技术，O2将熔渣中低价的还原态物质氧化，氧化过程中释放的化学能将进料熔融，同时，将煤粉也自上而下喷入熔渣中，将氧化态物质还原为还原态；在熔渣内O2与CO、C发生燃烧反应，燃烧热为进料熔融提供热量，使得化学能为熔炼过程提供大量的能量，减少了对电能的消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金领域，更具体而言，涉及一种冶金电炉及用于该冶金电炉的熔炼方法。
技术介绍
氧在冶金工业中有广泛的应用而且非常成功，其中氧成功的用在炼钢转炉中，又成功的应用在电弧炉中废钢的熔炼，并与喷煤配合产生泡沫渣，提高效率，这些都是非常成熟而广泛应用的工艺技术。自1970年代以后又成功的应用在有色金属冶炼工艺(nonferrous metallurgy)上。其中著名的有两类：一是Ausmelt为Outotec发展成熟地用在铅、锌、镍、铜、锡等矿物的冶炼，二是澳大利亚的MIM和CSIRO合作发展的ISASMELT也成功地应用在有色金属的冶炼。近十多年来力拓(RIO TINTO)也成功发展了应用在炼铁工艺上的HISMELT技术，也已经商业化，但目前尚未广泛应用。最近有俄罗斯公司TechnologiyaMetallov在其网站上发表其Project Magma。说明其吹氧喷煤的技术，不但可以应用在有色金属，也可用在黑色金属(Ferrous Metallurgy)上。在现行冶金电炉中(例如钛渣电炉)，从未能将化学能经吹氧喷煤的技术应用上以减低电能的消耗，提高冶炼的效率。本专利技术旨在推广此种吹氧喷煤的技术到此类电炉中。
技术实现思路
为此，本专利技术的一个方面的目的在于提供一种冶金电炉。本专利技术的另一个方面的目的在于提供一种用于上述冶金电炉的熔炼方法。为实现上述目的，本专利技术的一个方面的实施例提供了一种连续操作的冶金电炉，包括：炉体，所述炉体具有炉腔；氧枪，位于所述炉腔的侧壁上，用于向熔炼过程中产生的熔渣内吹氧，且所述氧枪的出口高于所述熔渣；和煤枪，位于所述炉腔的侧壁上，用于向所述熔渣内喷煤，且所述煤枪的出口高于所述熔渣。本专利技术上述实施例提供的冶金电炉，尤其是明弧操作的冶金电炉中，氧枪的出口和煤枪的出口均高于熔渣的上表面，O2由氧枪自上而下吹入熔渣中，将熔渣中低价的还原态物质氧化为高价氧化态物质，氧化过程中释放大量的化学能，熔渣温度升高，所释放的化学能能够有效的将进料熔融，同时，将煤粉通过煤枪也自上而下喷入熔渣中，煤粉中的碳将上述高价氧化态物质还原为低价的还原态，在高价氧化态物质被碳还原时，有CO放出，同时该还原反应需要吸热，于是还原态物质被氧化所释放的能量也供给还原反应；在熔渣内，因为O2的存在，O2也可能与CO、C发生燃烧反应，该燃烧反应的燃烧热能够使熔渣温度升高，为进料的熔融提供热量，而且还可以为还原反应提供能量，从而氧化反应中释放的化学能，及燃烧反应中释放的能量均能用于进料的熔融，使得熔炼过程中除电能外，化学能也能为熔炼过程提供大量的能量，增加熔炼的总功率，增加产能和效率，特别是对熔炼高熔点的熔渣特别有效，从而减少了对电能的消耗。本方案中，氧枪和煤枪均设置在熔渣上方，O2和煤粉自上而下吹入熔渣中，远离炉衬，减少了对炉衬的损伤，避免炉衬使用寿命降低。由于O2自上而下并向炉腔侧壁上远离氧枪的安装位置的方向倾斜，即O2的喷吹的方向朝向炉腔侧壁上氧枪的安装位置的对面，煤粉也是自上而下并向炉腔侧壁上远离煤枪的安装位置的方向倾斜，即煤粉的喷吹的方向朝向炉腔侧壁上煤枪的安装位置的对面，引起熔渣向炉腔侧壁上氧枪和煤枪的安装位置的对面流去，但离对面炉衬很远，造成的影响低，能够保护炉衬的完整性。具体的，以熔渣中的还原态物质为Me2O3为例，吹氧喷煤过程中熔渣内发生的化学反应有：Me2O3+0.5O2＝2MeO2 (1)2MeO2+C＝Me2O3+CO (2)CO+0.5O2＝CO2 (3)O2+C＝CO2 (4)吹入O2后，发生反应(1)，O2将Me2O3氧化为MeO2，该氧化反应为放热反应，反应中放出大量的化学能，用于进料的熔融；喷入煤粉后，发生反应(2)，碳将MeO2还原为Me2O3，同时释放出CO，反应(2)为吸热反应，反应(1)中释放的化学能除用于进料熔融外，还为反应(2)提供能量；熔渣中的O2也可能与CO和C发生燃烧反应(3)和(4)，燃烧热的一部分释放到熔渣中，用于进料熔融和供给反应(2)，因为反应(1)、反应(3)和反应(4)均为放热反应，反应中释放的化学能加在电能之上，增加了熔炼总功率，降低了对电能的消耗。同时反应(2)中有大量的CO放出，形成气泡，将熔渣鼓起成为泡沫渣，泡沫渣的形成有利于O2的吹入。本专利技术的电炉是固定不动，连续加料不停止，铁水达到一定液位，打开金属液出口放出金属液，这时照常加料，照常喷吹氧和煤。金属液流出一定流量后，用堵口机把金属液出口堵住，一段时间后，渣位太高时，打开渣口出渣，照常加料，照常喷吹氧和煤。另外，本专利技术上述实施例提供的冶金电炉还具有如下附加技术特征：上述技术方案中，优选地，所述连续操作的冶金电炉包括多个所述氧枪，沿所述炉腔的侧壁均匀分布；和多个所述煤枪，沿所述炉腔的侧壁均匀分布；其中，所述氧枪位于所述煤枪的下方，或者，所述氧枪与所述煤枪位于所述炉腔的侧壁的同一高度上。在本专利技术的一个具体实施例中，氧枪位于煤枪的下方，优选地，氧枪的数量和煤枪的数量相等，煤枪位于氧枪的正上方，两者上下布置。在本专利技术的另一个具体实施例中，氧枪与煤枪位于炉腔1的侧壁11的同一高度上，呈左右布置。优选地，多个氧枪沿炉腔的侧壁周向均匀分布，并位于炉腔侧壁的同一高度上；多个煤枪沿炉腔的侧壁周向均匀分布，并位于炉腔侧壁的同一高度上。优选地，一个煤枪和一个氧枪可以摆在同一个冷却套中，氧枪和煤枪在熔池的射入点之间的距离不小于300毫米。上述实施例中，氧枪和煤枪位于熔池上方，O2和煤粉从上到下吹入炉腔1，O2流速为超音速射穿泡沫渣，煤也能被射入熔池中，在炉腔的侧壁上均匀分布多个氧枪，能够提高O2吹入熔渣中的均匀性，从而提高还原态物质被氧化的过程中所释放的化学能在熔渣中分布的均匀性，提高炉腔中各处进料熔融的均匀性；在炉腔的侧壁上均匀分布多个煤枪，提高高价氧化态物质被还原为低价还原态物质的转化率。优选地，氧枪和煤枪安装在炉腔的侧壁上，穿过耐火材料，进入炉腔。上述技术方案中，优选地，所述连续操作的冶金电炉还包括喷管，所述喷管位于所述炉腔的侧壁上，用于向炉膛净空内喷吹碳氢化合物，所述喷管的出口高于所述熔渣。上述实施例中，部分电能和化学能用于反应(2)，反应(2)产生的CO进入炉膛净空，且CO携带大量能量，且反应(3)和(4)释放的燃烧热的一部分用于熔融进料和反应(2)，一部分将气体(CO、CO2、O2)升温并进入炉膛净空，作为碳氢化合物裂解气化的热源，生成煤气，从而使得本专利技术在提高熔炼的总功率的同时，生成了煤气，避免了烟气中所含的能量的浪费。炉膛净空又名自由净空，是指熔池上方、炉盖下方的空间。具体来说，碳氢化合物在炉膛净空中发生的反应有：CnHm＝nC+m/2H2 (5)2CnHm+CO2＝2(n+1)CO+m H2 (6)CnHm+n H2O＝n CO+(n+m/2)H2 (7)C+CO2＝2CO (8)C+H2O＝H2+CO (9)由于炉膛净空的空间有限，反应(5)、(6)、(7)、(8)、(9)可能达不到化学平衡，最后的温度和气体组成取决于系统的动力平衡。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金电炉，其特征在于，包括：炉体，所述炉体具有炉腔；氧枪，位于所述炉腔的侧壁上，用于向熔炼过程中产生的熔渣内吹氧，且所述氧枪的出口高于所述熔渣；和煤枪，位于所述炉腔的侧壁上，用于向所述熔渣内喷煤，且所述煤枪的出口高于所述熔渣。

【技术特征摘要】
1.一种冶金电炉，其特征在于，包括：炉体，所述炉体具有炉腔；氧枪，位于所述炉腔的侧壁上，用于向熔炼过程中产生的熔渣内吹氧，且所述氧枪的出口高于所述熔渣；和煤枪，位于所述炉腔的侧壁上，用于向所述熔渣内喷煤，且所述煤枪的出口高于所述熔渣。2.根据权利要求1所述的冶金电炉，其特征在于，包括：多个所述氧枪，沿所述炉腔的侧壁均匀分布；和多个所述煤枪，沿所述炉腔的侧壁均匀分布；其中，所述氧枪位于所述煤枪的下方，或者，所述氧枪与所述煤枪位于所述炉腔的侧壁的同一高度上。3.根据权利要求1或2所述的冶金电炉，其特征在于，还包括：喷管，位于所述炉腔的侧壁上，用于向炉膛净空内喷吹碳氢化合物，所述喷管的出口高于所述熔渣。4.根据权利要求3所述的冶金电炉，其特征在于，所述碳氢化合物向所述炉膛净空中的喷吹方向与所述炉腔的侧壁相切。5.一种熔炼方法，用于权利要求1至4中任一项所述的冶金电炉，其中，熔渣中包括能够被氧气氧化的还原态物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵桐，牟文恒，刘吉斌，王存虎，陈雷，温翰，
申请(专利权)人：北京中凯宏德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11