CN103498054B - 热装高炉渣碳化电炉及其装备技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热装高炉渣碳化电炉及其装备技术。高炉炼铁所产生的副产品（含钛）高炉渣的废弃堆积，对生态环境会造成巨大的危害。本发明的电炉炉体加盖有水冷炉盖，水冷炉盖顶部设置有导电横臂、侧边有炉盖提升及旋转装置，电极升降装置和吊架固定连接；电炉炉体置于冶炼工位设置的倾动平台上，倾动平台由液压系统提供动力；电炉炉体出渣口处设置出渣车；电炉炉体内的炉料通过变压器经大电流线路和导电横臂送电；接渣工位设置有炉体平车，电炉炉体由吊具吊装至接渣工位的炉体平车上，由渣包车向电炉炉体内倾倒高炉渣。本发明可有效地利用高炉余热，具有节能、降耗的作用，具备专用炉型结构，能将高炉渣进行二次高温冶炼，可综合处理高炉渣。
Description
技术领域
本发明属于冶金工业装备技术领域，具体涉及一种热装高炉渣碳化电炉及其装备技术。
背景技术
高炉炼铁所产生的副产品（含钛）高炉渣的废弃堆积，对生态环境会造成巨大的危害。当前，化学组成中钛氧化物含量为8~30%的含钛高炉渣提取钛元素的方法主要有酸化法和电炉冶炼法。酸化法因其品位低、大型化技术难以取得突破，而且有大量的废渣和化学酸液排出，对环境二次污染很大，不具有可持续发展的产业化条件。而电炉冶炼法的工艺路线具有工艺流程短、可现场热装碳化、高炉渣钛总收得率高（可达80%）、处理能力大、不产生二次污染等优势，市场产业化发展潜力巨大。
发明内容
本发明的目的是提供一种热装高炉渣碳化电炉及其装备技术，能有效缓解高炉炼铁所产生的副产品——（含钛）高炉渣废弃堆积对生态环境造成的危害。
本发明所采用的技术方案是：
热装高炉渣碳化电炉，包含有电炉炉体，其特征在于：
所述的电炉炉体在接渣工位和冶炼工位之间热装热送，由吊具进行吊装；电炉炉体在冶炼工位时，其座立于倾动平台上，顶部设有水冷炉盖，水冷炉盖上部设置有导电横臂，导电横臂由电极升降装置支撑于炉盖顶升及旋转装置上，电极升降装置固定于吊架上；
电炉炉体出渣口下方设置出渣车；
由变压器经大电流线路和导电横臂通过石墨电极向电炉炉体内的炉料送电。
所述的热装高炉渣碳化电炉设置有炉体平车，在接渣工位和吊装工位之间运行，电炉炉体由吊具吊装到炉体平车上运行至接渣工位，由渣包车向电炉炉体内倾倒高炉渣；接渣完成后，炉体平车再次将电炉炉体转运至吊装工位，由吊具将电炉炉体吊装至冶炼工位。
所述的电炉炉体设置有四个耳轴，采用热负荷状态下的四点吊装。
所述的热装高炉渣碳化电炉设置有冷却水系统，连接于水冷炉盖、导电横臂和大电流线路。
所述的热装高炉渣碳化电炉设置有用于石墨电极接长与存放的电极接长站，电极接长站单独设置。
所述的热装高炉渣碳化电炉设置有提供动能的液压系统，与倾动平台、电极升降装置、炉盖提升与旋转装置及导电横臂的驱动机构相连接。
热装高炉渣碳化电炉的装备技术，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：将热态高炉渣经专用高炉渣罐车从高炉区运输至接渣工位；通过炉盖提升及旋转装置将电炉炉体上的水冷炉盖顶起后旋转α角度，利用吊具将上一炉出渣完毕的空炉体吊出放至炉体平车上，运行至接渣工位，渣包车倾倒一定量的热态高炉渣进入电炉炉体内；
步骤二：接渣完毕后渣包车回复原位，将电炉炉体吊运至冶炼工位，旋回水冷炉盖、顶部的导电横臂与电极升降装置、水冷炉盖及炉盖提升及旋转装置恢复至冶炼状态，变压器送电，经过大电流线路和导电横臂送电升温；达到加料条件时，通过设置在水冷炉盖上的加料装置往电炉炉体内均匀加入焦炭粉实现还原碳化；
步骤三：冶炼完成后，打开电炉炉体出渣口，固定在倾动平台下方的倾动油缸在液压系统的作用下倾动β角度，碳化渣沿着电炉炉体的出渣口进行出渣，并实时测量碳化渣的温度，当温度降低到一定程度时，直接进行通电升温以保证出渣顺畅；
步骤四：出渣完毕后，在出渣操作平台上人工清理出渣通道并完成堵炉作业，提升并旋开水冷炉盖、电极升降装置与导电横臂的组合体，吊装电炉炉体进入下一炉次的循环作业。
本发明具有以下优点：
1)可有效地利用高炉余热，具有节能、降耗的作用。
设计特殊的专用吊装工具，实现将高炉炼铁的副产品液态（含钛）高炉钛渣直接快速、平稳地装入电炉，并快速、平稳、准确地吊装至冶炼工位进行冶炼，以满足高炉渣热装热送工艺的连续性生产要求。
2)具备专用炉型结构，可综合处理高炉渣。
将高炉炼铁所产生的（含钛）高炉废渣进行二次提炼，具有炉盖顶升并旋开、炉体倾动与吊装、炉顶旋转加料、环保除尘及冶炼自动化控制等功能。该专用设备能够将高炉渣中有益元素钛等以碳化物的形式提取出来，提取后的高炉残渣能够作建筑材料处理，最终达到综合处理高炉渣的目的。
3)具备带电冶炼的状态下完成电炉倾动出渣的功能。
采用石墨电极以电弧加热的方式向炉内提供电能，结合专有的自动化控制调节技术使其具备了通电情况下倾动出渣的功能，以保证能够顺利完成成品渣的出炉工作。
4)具有洁净的环保除尘功能，可对二次有毒烟气进行有效地处理。
采用了特殊的密封结构和烟气收集技术，可将大部分热量限制在炉体内，并将大部分的弧光及起弧噪音密闭至炉体内；从水冷炉盖排出来的烟气经二次处理后进行无毒排放，其热能也能可进行有效再利用。
附图说明
图1为热装高炉渣碳化电炉总立面图。
图2为热装高炉渣碳化电炉操作示意图。
图中，1-倾动平台，2-电炉炉体，3-水冷炉盖，4-电极升降装置，5-导电横臂，6-大电流线路，7-炉盖顶升及旋转装置，8-冷却水系统，9-液压系统，10-吊架，11-出渣车，12-变压器，13-炉体平车，14-吊具，15-电极接长站，16-渣包车。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
参见图1和图2，本发明涉及的一种热装高炉渣碳化电炉，包含有电炉炉体2，电炉炉体2在接渣工位和冶炼工位之间热装热送，由吊具14进行吊装，电炉炉体2设置有四个耳轴，采用四点吊装。电炉炉体2在冶炼工位时，其座立于倾动平台1上，顶部设有水冷炉盖3，水冷炉盖3上部设置有导电横臂5，导电横臂5由电极升降装置4支撑于炉盖提升及旋转装置7上，电极升降装置4固定于吊架10上。电炉炉体2出渣口处设置出渣车11。由变压器12经大电流线路6和导电横臂5通过石墨电极向电炉炉体2内的炉料送电。
热装高炉渣碳化电炉设置有炉体平车13，在接渣工位和吊装工位之间运行，电炉炉体2由吊具14吊装至接渣工位的炉体平车13上，由渣包车16向电炉炉体2内倾倒高炉渣；接渣完成后，炉体平车13再次将电炉炉体2转运至吊装工位，由吊具14将电炉炉体2吊装至冶炼工位。
热装高炉渣碳化电炉设置有冷却水系统8，连接于水冷炉盖3、导电横臂5和大电流线路6等水冷设备上。
热装高炉渣碳化电炉设置有用于石墨电极接长与存放的电极接长站15，电极接长站15单独设置。
热装高炉渣碳化电炉设置有提供动能的液压系统9，与倾动平台1、电极升降装置4、炉盖提升与旋转装置7，以及导电横臂5等设备上的液压驱动机构相连接。
本发明的设备将高炉炼铁所产生的（含钛）高炉废渣进行二次提炼，基于下述反应，由C元素与含钛高炉渣进行碳化反应，生成TiC和CO：
TiO2+3C→TiC+2CO
其装备技术由以下步骤实现：
步骤一：将热态高炉渣经专用高炉渣罐车从高炉区运输至接渣工位；通过炉盖提升及旋转装置7将电炉炉体2上的水冷炉盖3顶起后旋转α角度，利用吊具14将电炉炉体2吊运至炉体平车13上，运行至接渣工位，渣包车16倾倒一定量的热态高炉渣进入电炉炉体2内。电炉炉体2采用四点吊装，保证炉体平稳可靠。
步骤二：接渣完毕后渣包车16回复原位，将电炉炉体2吊运至冶炼工位，旋转水冷炉盖2、顶部的导电横臂5与吊架10，水冷炉盖3及电极升降装置4恢复至冶炼状态，变压器12送电，经过大电流线路6和导电横臂5送电升温；达到加料条件时，通过设置在水冷炉盖3上的加料装置往电炉炉体2内均匀加入焦炭粉实现还原碳化。冶炼期间炉内最高温度1700℃以上，在熔化升温阶段和还原碳化阶段实施不断调整供电制度。
步骤三：冶炼完成后，打开电炉炉体2出渣口，倾动平台1下的倾动油缸在液压系统9的作用下倾动β角度，碳化渣沿着电炉炉体2的出渣口进行出渣。在出渣的过程中，即时检测出渣液的温度，当渣液温度接近或低于所要求的出渣温度时，要及时通电升温。
步骤四：出渣完毕后，在出渣操作平台上人工清理出渣通道并完成堵炉作业，打开水冷炉盖2、电极升降装置4与吊架10的组合体，吊装电炉炉体2进入下一炉次的循环作业。
在周期性冶炼工作开始前，必须要保证液压系统9、冷却水系统8等公辅设施运行完好，电极接长站15、出渣车11等辅助设备工作正常等。
本发明理论上可将攀西地区钛资源的综合利用率由当前的17%提升到50%左右，使该地区的钛资源得到更为有效的利用。按单台设备年处理碳化渣3万吨，可生产精TiCl4约1.3万吨，按目前精TiCl4价格10000元/吨，年综合经济效益（利润）为7128万元（未计算渣铁回收价值）；产业化初期，年处理高炉渣40万吨，则碳化渣利润可达4752万元，年总经济效益（利润）逾7亿元。产业化后，按300万吨渣/a处理，年总经济效益达75亿元！
仅仅是攀西地区，按高炉渣的蕴藏量7000万吨计算，其实际的价值含量在2000亿元以上。加上每年高炉渣按300万吨的增速增加，即，每年都有约100亿元的处理空间。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (2)
1.热装高炉渣碳化电炉，包含有电炉炉体（2），其特征在于：
所述的电炉炉体（2）在接渣工位和冶炼工位之间热装热送，由吊具（14）进行吊装；电炉炉体（2）在冶炼工位时，其座立于倾动平台（1）上，顶部设有水冷炉盖（3），水冷炉盖（3）上部设置有导电横臂（5），导电横臂（5）由电极升降装置（4）支撑于炉盖顶升及旋转装置（7）上，电极升降装置（4）固定于吊架（10）上；
电炉炉体（2）出渣口下方设置出渣车（11）；
由变压器（12）经大电流线路（6）和导电横臂（5）通过石墨电极向电炉炉体（2）内的炉料送电；
所述的热装高炉渣碳化电炉设置有炉体平车（13），在接渣工位和吊装工位之间运行，电炉炉体（2）由吊具（14）吊装到炉体平车（13）上运行至接渣工位，由渣包车（16）向电炉炉体（2）内倾倒高炉渣；接渣完成后，炉体平车（13）再次将电炉炉体（2）转运至吊装工位，由吊具（14）将电炉炉体（2）吊装至冶炼工位；
所述的电炉炉体（2）设置有四个耳轴，采用热负荷状态下的四点吊装；
所述的热装高炉渣碳化电炉设置有冷却水系统（8），连接于水冷炉盖（3）、导电横臂（5）和大电流线路（6）；
所述的热装高炉渣碳化电炉设置有用于石墨电极接长与存放的电极接长站（15），电极接长站（15）单独设置；
所述的热装高炉渣碳化电炉设置有提供动能的液压系统（9），与倾动平台（1）、电极升降装置（4）、炉盖提升及旋转装置（7）及导电横臂（5）的驱动机构相连接。
2.热装高炉渣碳化电炉的运行方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：将热态高炉渣经专用高炉渣罐车从高炉区运输至接渣工位；通过炉盖提升及旋转装置（7）将电炉炉体（2）上的水冷炉盖（3）顶起后旋转α角度，利用吊具（14）将上一炉出渣完毕的空的电炉炉体（2）吊出放至炉体平车（13）上，运行至接渣工位，渣包车（16）倾倒一定量的热态高炉渣进入电炉炉体（2）内；
步骤二：接渣完毕后渣包车（16）回复原位，将电炉炉体（2）吊运至冶炼工位，旋回水冷炉盖（3）、顶部的导电横臂（5）与电极升降装置（4）、水冷炉盖（3）及炉盖提升及旋转装置（7）恢复至冶炼状态，变压器（12）送电，经过大电流线路（6）和导电横臂（5）送电升温；达到加料条件时，通过设置在水冷炉盖（3）上的加料装置往电炉炉体（2）内均匀加入焦炭粉实现还原碳化；
步骤三：冶炼完成后，打开电炉炉体（2）出渣口，固定在倾动平台（1）下方的倾动油缸在液压系统（9）的作用下倾动β角度，碳化渣沿着电炉炉体（2）的出渣口进行出渣，并实时测量碳化渣的温度，当温度降低到一定程度时，直接进行通电升温以保证出渣顺畅；
步骤四：出渣完毕后，在出渣操作平台上人工清理出渣通道并完成堵炉作业，提升并旋开水冷炉盖（3）、电极升降装置（4）与导电横臂（5）的组合体，吊装电炉炉体（2）进入下一炉次的循环作业。
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