CN103305705A - 带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉。在现有技术中，密闭式高钛渣熔炼电炉存在着容量小、产量低、能耗高、自动化程度低、环境污染严重问题。所述的电炉包括上料系统大倾角皮带机、炉顶受料斗、炉顶称量仓、上段预热室和下段加热室、保温料仓、中空电极加料单元；炉顶称量仓与上段预热室中的分料仓和列管连通，在上段预热室的下端设置与下段加热室连通的放料阀，下段加热室与保温料仓连通，上述的上段预热室中列管外的腔体与下段加热室连通。因而本发明使原料被二次加热满足入炉冶炼所要求的温度，以节约冶炼电耗，而且减少了污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉。
背景技术
钛渣是由钛精矿冶炼而成。钛渣是经过物理生产过程而形成的钛矿富集物俗称，通过电炉加热熔化钛矿，使钛矿中二氧化钛和铁熔化分离后得到的二氧化钛高含量的富集物。钛渣既不是废渣，也不是副产物，而是生产钛白粉、海绵钛及人造金红石产品的优质原料。钛渣产品∑TiO2大于90%俗称高钛渣，其余称为钛渣。目前由钛铁精矿经过预处理制取富钛料最有效、最经济合理、对环境破坏最小的方法是电炉熔炼钛渣法。
我国从50年代末开始冶炼钛渣的研究，当时采用电炉容量为400kVA敞开式电炉，到今天已有近50年的历史。截止目前，全国拥有钛渣电炉40多台，是世界上拥有钛渣电炉台数最多的国家。其中容量小于7000kVA的电炉占绝对多数，都是由半密闭(矮烟罩)式铁合金炉改建。主要产品是∑TiO2大于90%的高钛渣。这些电炉普遍存在容量小、产量低、能耗高、自动化程度低、环境污染严重。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种容量大、产量高、能耗低、自动化程度高、环保的带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉。
为解决上述的技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉，所述的电炉包括电极单元、炉盖、炉壳、炉衬、放渣及放铁口；所述的炉壳、炉衬和炉盖组成一个密闭的炉膛，在炉膛侧壁设置放渣及放铁口；特殊在于：所述的电炉包括上料系统大倾角皮带机、炉顶受料斗、炉顶称量仓、上段预热室和下段加热室、保温料仓、中空电极加料单元；所述的上料系统大倾角皮带机一端固定在地面，另一端固定在炉顶平面，在炉顶平面上设置炉顶受料斗；炉顶受料斗下出口设置螺旋给料器；螺旋给料器与炉顶称量仓的8～12个独立的称量仓连通，每个独立的称量仓与上段预热室中的分料仓和列管连通，在上段预热室的下端设置与下段加热室连通的放料阀，下段加热室与保温料仓连通。
上述的上段预热室中列管外的腔体与下段加热室连通。
上述的中空电极加料单元包括移动小车、受料溜管、称量装置、软连接密封装置构成；中空电极加料单元与电极单元直接连接。
上述的电极单元采用倒挂式导电横臂石墨电极单元，包括固定框架、升降立柱、导向轮、升降油缸、导电横臂、电极夹紧压放机构、石墨电极；石墨电极极心圆直径Ф1300~Ф3000mm，石墨电极直径Ф450~Ф700mm。
上述的炉盖采用锥台形水冷炉盖，在炉盖外表面设置防爆阀、观察门、测压孔、下料孔、电极通过孔，在炉盖内表面设置耐火材料。
本发明的优点如下：
本发明采用带原料预热装置和大型上料系统等，因而具备容量大、产量高、能耗低、自动化程度高、环保的优点。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例：
参见图1，本发明为一种带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉，包括上料系统大倾角皮带机1、炉顶受料斗2、炉顶称量仓3、上段预热室4和下段加热室5、保温料仓6、中空电极加料单元7、电极单元8、炉盖9、炉壳10、炉衬11、放渣及放铁口12、渣铁口开堵口机13；所述的炉壳10、炉衬11和炉盖9组成一个密闭的炉膛，在炉膛侧壁设置放渣及放铁口12。
上料系统大倾角皮带机1一端固定在地面，另一端固定在炉顶+51m平面，炉顶受料斗2嵌入式安装在+51m平面。钛精矿原料堆积在地面的原料棚，采用上料系统大倾角皮带机1将原料输送到电炉主厂房+51m平面的炉顶受料斗2。
炉顶受料斗2下出口设计有一套可360°旋转的螺旋给料器，该给料器安装在+47m平面，由电机减速器驱动旋转。炉顶称量仓3由8～12个独立的料仓组成，螺旋给料器负责将炉顶受料斗2中的原料按照程序控制分别输送到8～12个称量仓中暂存。每个称量仓下出料口各设计有1个螺旋给料器，通过螺栓和法兰与称量仓3下口连接。每个称量仓内的原料通过其下出口的螺旋给料器输送到上段预热室4中的分料仓，各称量仓的下料量通过各自的称重传感器准确计量。
两段式原料预热单元包括上段预热室4，设计在+34.5m和+43.5m平面之间；下段加热室5，设计在+26.0m和+34.5m平面之间；保温料仓6，设计在+20.0m平面。在上段预热室分料仓内的原料靠自重分别进入上段预热室4中的列管内，在列管内进行初步加热。加热热源来自下段加热室5被抽出的烟气，烟气进入预热室后与列管内的冷态原料进行热交换初步预热炉料。
原料在上段预热室4中持续一定时间被第一次预热后，将打开上段预热室列管底部放料阀，原料靠自重流到下段加热室5的分料仓，在下段加热室分料仓内的原料靠自重分别进入下段加热室5的列管内，在列管内进行第二次加热。加热热源来自炉内被抽出的高温烟气。烟气内的CO气体在从锥台形炉盖9抽出后喷入雾化重油（或煤层气、天然气等）并鼓入空气进行二次燃烧，以消除安全隐患。
原料首先在上段预热室4中列管被短暂预热，再进入下段加热室5的列管停留一定时间被二次加热，此时的原料已经满足入炉冶炼所要求的温度。这样做的目的是最大限度的利用密闭电炉的烟气余热，以达到节约冶炼电耗的效果。
最终，被加热好的原料全部输送到保温料仓6暂时保存。烟气在通过下段加热室5和上段预热室4后，温度已经大幅度降低，将被引到除尘系统进行净化达标排放。
保温料仓内被加热的原料将被中空电极加料单元7加到炉膛内进行还原冶炼。中空电极加料单元7设计在+20.0m平面。由移动小车、受料溜管、称量装置、软连接密封装置、平衡气设施、防护设施等组成。
保温料仓下出口设计三套螺旋给料器，分别向三套固定在移动小车上的受料溜管卸下预热原料，受料溜管通过软连接与中空石墨电极端部密封连接，同时考虑与石墨电极绝缘。
平衡气设施气源取自烟道内烟气，经引风机加压到3kPa对中空电极内下落的原料施加压力，使其接近自由落体速度进入炉膛内熔池。移动小车在+20.0m平面轨道上可以移动，加料过程中开行到电极系统正上方。接续电极作业时，断开软连接，移开小车，完成接续电极作业，然后小车开会原地，重新连接软连接、平衡气等设备后进行正常加料作业。
与中空电极加料单元7直接相连的是倒挂式导电横臂石墨电极单元。该单元由固定框架、升降立柱、导向轮、升降油缸、导电横臂、电极夹紧压放机构、石墨电极等组成。固定框架通过地脚螺栓固定在+12.4m平台。框架分上下两层，各布置一层导向轮，立柱通过导向轮引导，在升降油缸的作用下可以上下自动移动，从而带动电极升降，满足钛渣冶炼对电极升降的要求。
石墨电极一端插入锥台形水冷炉盖的顶面的中心炉盖区域，并在中心炉盖呈正三角形分布。锥台式水冷炉盖包括主水冷框架、周围炉盖、中心炉盖。炉盖水冷主框架通过法兰与炉壳10连接，侧面分为6～9块区域，覆盖管式水冷板，被称为周围炉盖；锥台形上表面中心区域覆盖板式或管式的水冷板，称为中心炉盖。
炉盖9表面设计有防爆阀、观察门、测压孔、下料孔、电极通过孔等。炉盖的作用是保持炉膛密闭还原气氛，使热量不散失或尽量减少散失。为延长水冷炉盖使用寿命，炉盖内表面打结一层耐火材料。
炉壳10和炉衬11以及炉盖9组成一个密闭的炉膛，在炉膛侧壁设计有1个或2个渣铁放出口12。
渣铁口开堵口机13安装在放渣或放铁操作平台表面，由液压驱动。当炉内反应达到工艺要求时，用开眼机打开放渣或放铁通道进行排渣或派铁作业，作业完成，开动堵口机封闭放渣或放铁通道，然后进行下一炉的冶炼。
整个电炉冶炼工艺过程是：原料通过上料系统大倾角皮带机1输送到炉顶炉顶受料斗2，由炉顶受料斗下的旋转螺旋给料器分布到炉顶称量仓3；再通过炉顶称量仓3经精确计量送入两段式原料预热单元4，初步预热后排放原料到下层加热室5进行进一步升温。热态原料在保温料仓6中暂存。通过螺旋给料器、中空电极加料单元7被送入炉膛。
倒挂式导电横臂石墨电极单元8共3套，分别对应三相电源。35kV高压电或110kV高压电被送至高压开关柜，再通过馈线柜馈出电缆送至电炉变压器，电炉变压器为一台三相变压器或三台单相变压器，再由导电母线、水冷电缆送至导电横臂，最终通过石墨电极对炉料起弧，高温电弧熔化炉料，使得炉料在炉膛内进行充分的还原反应使钛精矿中氧化钛与铁分离，氧化钛富集到渣中形成钛渣，铁变成铁水。
最终，经过开眼作业，从渣铁放出口排出钛渣及铁水。本装置采用留渣留铁作业的模式进行钛渣冶炼。
Claims (5)
1.一种带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉，所述的电炉包括电极单元8、炉盖9、炉壳10、炉衬11、放渣及放铁口12；所述的炉壳10、炉衬11和炉盖9组成一个密闭的炉膛，在炉膛侧壁设置放渣及放铁口12；其特征在于：所述的电炉包括上料系统大倾角皮带机1、炉顶受料斗2、炉顶称量仓3、上段预热室4和下段加热室5、保温料仓6、中空电极加料单元7；所述的上料系统大倾角皮带机1一端固定在地面，另一端固定在炉顶平面，在炉顶平面上设置炉顶受料斗2；炉顶受料斗2下出口设置螺旋给料器；螺旋给料器与炉顶称量仓3的8～12个独立的称量仓连通，每个独立的称量仓与上段预热室4中的分料仓和列管连通，在上段预热室4的下端设置与下段加热室5连通的放料阀，下段加热室5与保温料仓6连通。
2.根据权利要求1所述的带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉，其特征在于：所述的上段预热室4中列管外的腔体与下段加热室5连通。
3.根据权利要求1或2所述的带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉，其特征在于：所述的中空电极加料单元7包括移动小车、受料溜管、称量装置、软连接密封装置构成；中空电极加料单元7与电极单元8直接连接。
4.根据权利要求1或2所述的带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉，其特征在于：所述的电极单元8采用倒挂式导电横臂石墨电极单元，包括固定框架、升降立柱、导向轮、升降油缸、导电横臂、电极夹紧压放机构、石墨电极；石墨电极极心圆直径Ф1300~Ф3000mm，石墨电极直径Ф450~Ф700mm。
5.根据权利要求1或2所述的带原料预热装置的大型密闭式高钛渣冶炼专用电炉，其特征在于：所述的炉盖9采用锥台形水冷炉盖，在炉盖外表面设置防爆阀、观察门、测压孔、下料孔、电极通过孔，在炉盖内表面设置耐火材料。
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