CN105987601B - 一种短流程冶炼高钛渣的矿热炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及短流程冶炼高钛渣的矿热炉，炉盖的中心区域开设电极孔，电极通过电极孔伸入矿热炉内，电极中心具有穿心孔，穿心孔与气力给料机相连，气力给料机与粉料罐和高压气源相连，电极与直流电源的负极相连，炉缸的缸底与直流电源的正极相连，炉盖上还设有排烟口和块料投料孔，排烟口与干燥机的一个入口相连，干燥机另一个入口与配料混料机相连，干燥机的一个出口与炉气除尘脱硫设备相连、另一个出口与筛分机相连，筛分机的一个出口与粉料罐相连、另一个出口与块料投料孔相连。其整个生产过程完全在密封状态下运行，粉状炉料直接入炉，没有造球和烧结环节，减小了粉尘和废气的外逸，缩短了工艺流程，节省了能量，提高了原料利用率。

Description

一种短流程冶炼高钛渣的矿热炉

技术领域

本发明属于非金属冶炼技术领域，涉及一种节能型冶炼装置，尤其涉及一种短流程冶炼高钛渣的矿热炉。

背景技术

高钛渣(High Titanium Slag)是经过物理生产过程而形成的钛矿富集物的俗称，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二氧化钛高含量的富集物。高钛渣既不是废渣，也不是副产物，而是生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。钛渣是由钛精矿粉冶炼而成。

目前，国内冶炼高钛渣用的矿热炉绝大多数为50Hz交流供电的敞口炉或半密闭炉。这种敞口炉和半密封炉耗能高，污染大，是典型的″三高″生产，已经难以满足现在低能耗、高环保的要求。

为了降低电能消耗，有些冶炼企业将钛精矿粉和还原剂粉配以粘合剂混合，制成球团。并将所述球团经干燥、预烧结后再投入炉冶炼进行冶炼。这在一定程度上虽然降低了能耗，但是，所消耗的能量仍然较高，难以满足降低能耗的要求。同时，其仍然存在高污染等问题。

因此，目前迫切需要一种新型的高钛渣冶炼用的矿热炉。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其整个生产过程完全在密封状态下运行，粉状炉料直接入炉，没有造球和烧结环节，减小了粉尘和废气的外逸，减少了高钛渣的冶炼工序，缩短了冶炼生产工艺的流程，节省了能量，并可提高原料的利用率，同时，可降低工人的劳动强度。

为此，本发明提供如下技术方案：一种短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其包括炉缸和设置在所述炉缸上并与所述炉缸密封连接的炉盖，所述炉盖的中心区域开设有电极孔，电极通过所述电极孔伸入所述矿热炉内且所述电极与所述电极孔之间设置有水冷密封圈，所述电极的中心具有贯穿整个电极的穿心孔，所述穿心孔通过高压输料软管与气力给料机相连，并且所述气力给料机分别与粉料罐和高压气源相连，所述电极通过电缆一与直流电源的负极相连，所述炉缸的缸底采用石墨材料制成，且所述缸底通过连接器和电缆二与所述直流电源的正极相连，所述炉盖上还设置有排烟口和块料投料孔，所述排烟口通过高温烟气管道与干燥机的一个入口相连，所述干燥机的另一个入口通过炉料输送管道与配料混料机相连，所述干燥机的一个出口通过炉气管道与炉气除尘脱硫设备相连、另一个出口与筛分机的入口相连，所述筛分机的一个出口通过粉料输送管道与所述粉料罐相连、另一个出口与所述块料投料孔相连。

进一步地，其中，所述炉盖的中心区域开设有一个或三个电极孔，相应地具有一个或三个电极，所述电极为石墨电极或自焙电极，且流过所述电极的电流密度应满足：石墨电极8A/cm²～20A/cm²，自焙电极4A/cm²～8A/cm²。

更进一步地，其中，所述高压气源为氩气、氮气或一氧化碳气体。

再进一步地，其中，所述矿热炉的炉膛腔体的高度与炉膛腔体的直径的比值在0.7～1.3之间。

再更进一步地，其中，所述炉盖上设置有炉膛压力检测传感器和炉膛温度检测传感器，且所述炉盖上设置有观察窗。

另一方面，所述炉盖的外壳为钢质材料，内衬隔热材料和耐火材料，所述炉缸的炉壁从外到内依次为钢质材料制作的炉壳、隔热纤维毡、粘土砖和高温耐火砖。

进一步地，其中，所述高温耐火砖为高铝砖、刚玉砖、镁砖、碳砖、镁碳砖中的一种或者两种，且所述粘土砖和高温耐火砖形成的耐火材料的厚度在800mm～1200mm之间。

更进一步地，其中，所述电极上设置有电极连接器，且通过所述电极连接器与所述直流电源的负极相连。

本发明的矿热炉能实现高钛渣的短流程冶炼，省掉制成球团、预烧结等中间环节，省去了球团制作、干燥或者预烧结的工序，缩短了冶炼生产工艺的流程，节省了这些工序所需的能量。同时，可以回收利用矿热炉烟气的余热干燥炉料，进一步提高能量的利用率。

并且，在本发明的矿热炉中，按照一定比例混合好的粉状炉料，通过电极中心的穿心孔，直接吹送到电极端部电弧区下的熔池中，快速熔化、快速反应，瞬间还原，解决了传统矿热炉的炉料透气性和导电性问题，整个冶炼过程，杜绝了塌料、翻渣，也省略了繁重的人工捣炉作业，能够降低工人的劳动强度。

附图说明

图1是本发明的短流程冶炼高钛渣的矿热炉的构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式，具体实施方式的内容不作为对本发明的保护范围的限定。

本发明涉及一种高钛渣冶炼矿热炉，其减少了高钛渣的冶炼工序，缩短了冶炼生产工艺的流程，节省了能量，并可进一步提高原料的利用率，同时，可降低工人的劳动强度。

图1示出了本发明的短流程冶炼高钛渣的矿热炉的构成示意图。如图1所示，本发明的短流程冶炼高钛渣的矿热炉包括炉缸1和炉盖2。其中，所述炉盖2设置在所述炉缸1上并与所述炉缸1密封连接。这样，在所述炉缸1和炉盖2之间形成冶炼用的密封炉膛。这种密封式的矿热炉一方面能够提高热量利用率，另一方面能够降低环境污染。

在本发明中，所述炉盖2为球冠形或者圆台型。所述炉盖2的外壳为钢质材料，内衬隔热材料和耐火材料。其中，钢质材料制成的外壳可以确保所述炉盖2具有较高的强度。隔热材料可以防止炉膛内的热量传递到所述外壳，从而防止伤人。耐火材料可以防止所述炉盖2被烧坏。所述炉盖2的中心区域开设有电极孔。优选地，所述炉盖2的中心区域开设有一个或三个电极孔。电极3通过所述电极孔伸入所述矿热炉内。当然，由于所述电极3与所述电极孔的数量相应，因此，在本发明中，优选地，共有一个或三个所述电极3，每个所述电极孔中插入一个电极3。所述电极3与所述电极孔之间设置有水冷密封圈15。通过所述水冷密封圈15，使得所述电极3不直接与所述炉盖2接触，从而防止所述炉盖2的热量损坏所述电极3。

所述电极3的中心具有贯穿整个电极的穿心孔4。所述穿心孔4通过高压输料软管17与气力给料机18相连。所述气力给料机18分别与粉料罐20和高压气源22相连。优选地，所述气力给料机18通过密封送料管道19与所述粉料罐20相连，通过高压送气管道21与所述高压气源22相连。所述粉料罐20中存储有由原料(钛精粉)和还原剂(焦炭或无烟煤)混合而成的粉状炉料。所述高压气源22为高压氩气、氮气等惰性气体或一氧化碳气体。这样，在本发明中，将粉状炉料送入炉内的传送方式为气力输送。即，所述粉料罐20中存储的粉状炉料和所述高压气源22的高压气体都进入所述气力给料机18中，在所述高压气源22的高压气体的作用下，使得所述粉状炉料通过所述高压输料软管17和所述电极3内的穿心孔4进入到炉膛内。

此外，在本发明中，所述炉盖2上还设置有排烟口16和块料投料孔31。优选地，所述排烟口16和块料投料孔31设置有多个，且围绕所述电极孔布置。其中，所述排烟口16通过高温烟气管道27与干燥机24的一个入口相连。所述干燥机24的另一个入口通过炉料输送管道25与配料混料机26相连。所述干燥机24的一个出口通过炉气管道28与炉气除尘脱硫设备29相连、另一个出口与筛分机30的入口相连。这样，可以通过所述高温烟气管道27将矿热炉的高温炉气输送到所述干燥机24中，通过所述干燥机24对所述配料混料机26输送过来的炉料进行预热，从而有助于矿热炉的余热的利用，提高能量利用率。并且，通过设置所述炉气除尘脱硫设备29，可以减少环境污染。

所述筛分机30的一个出口通过粉料输送管道23与所述粉料罐20相连、另一个出口与所述块料投料孔31相连。这样，通过所述干燥机24干燥后的炉料通过所述筛分机30筛分呈粉料和块料。其中，所述粉料通过所述分类输送管道23输送到所述粉料罐20中。所述块料通过所述块料投料孔31直接输送到矿热炉内。

并且，在本发明中，优选地，所述炉盖2上设置有炉膛压力检测传感器和炉膛温度检测传感器。这样，便于及时了解炉膛内的压力和温度，从而有助于更好地控制冶炼的进行。更优选地，所述炉盖2上设置有观察窗，从而便于观察炉膛内的冶炼情况。

所述电极3通过电缆一13与直流电源14的负极相连，由所述直流电源13提供电力。在本发明中，优选地，所述电极3上设置有电极连接器12。所述电极3通过所述电极连接器12和所述电缆一13与所述直流电源14的负极相连。更优选地，所述电极3为石墨电极或自焙电极。所述电极3的直径根据流过的电流选择，使得流过所述电极3的电流密度满足：石墨电极8A/cm2～20A/cm2，自焙电极4A/cm2～8A/cm2。

在本发明中，所述炉缸1的炉壁从外到内依次为钢质材料制作的炉壳5、隔热纤维毡6粘土砖7和高温耐火砖8。其中，钢质材料制成的炉壳5可以确保所述炉缸1具有较高的强度。隔热纤维毡6可以防止炉膛内的热量传递到所述炉壳5，从而防止伤人。所述粘土砖7和高温耐火砖8形成耐火材料，从而可以防止所述炉缸1被烧坏。优选地，所述高温耐火砖8可以是高铝砖、刚玉砖、镁砖、碳砖、镁碳砖中的一种或者两种，最多三种搭配使用。更优选地，所述普通粘土砖7和高温耐火砖8形成的耐火材料的厚度在800mm～1200mm之间，从而使得其具有足够的耐火性

所述炉缸1的缸底9采用石墨材料制成，且所述缸底9通过连接器10和电缆二11与所述直流电源14的正极相连。这样，可以通过所述直流电源14为冶炼过程提供电能。

在本发明中，优选地，所述炉缸1内的炉膛的几何形状是：上部为圆台，中部为圆柱，下部为圆台。更优选地，整个炉膛腔体高度与炉膛腔体直径的比值在0.7～1.3之间。

在采用本发明的短流程冶炼高钛渣的矿热炉冶炼高钛渣时，通过直流电源14提供电力，并且经所述配料混料机26配好的炉料经所述干燥机24干燥之后，通过所述筛分机30进行筛分。其中，筛分后的粉料通过所述电极3中心的穿心孔4，直接吹送到所述电极3端部电弧区下的熔池中。因此，炉料快速熔化、快速反应，瞬间还原，解决了传统矿热炉的炉料透气性和导电性问题。同时，筛分后的块料通过所述块料投料孔31直接输送到矿热炉内。因此，整个冶炼过程，杜绝了塌料、翻渣，也省略了繁重的人工捣炉作业。

具体实施方式的内容是为了便于本领域技术人员理解和使用本发明而描述的，并不构成对本发明保护内容的限定。本领域技术人员在阅读了本发明的内容之后，可以对本发明进行合适的修改。本发明的保护内容以权利要求的内容为准。在不脱离权利要求的实质内容和保护范围的情况下，对本发明进行的各种修改、变更和替换等都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其包括炉缸(1)和设置在所述炉缸(1)上并与所述炉缸(1)密封连接的炉盖(2)，所述炉盖(2)的中心区域开设有电极孔，电极(3)通过所述电极孔伸入所述矿热炉内且所述电极(3)与所述电极孔之间设置有水冷密封圈(15)，所述电极(3)的中心具有贯穿整个电极的穿心孔(4)，所述穿心孔(4)通过高压输料软管(17)与气力给料机(18)相连，并且所述气力给料机(18)分别与粉料罐(20)和高压气源(22)相连，所述电极(3)通过电缆一(13)与直流电源(14)的负极相连，所述炉缸(1)的缸底(9)采用石墨材料制成，且所述缸底(9)通过连接器(10)和电缆二(11)与所述直流电源(14)的正极相连，所述炉盖(2)上还设置有排烟口(16)和块料投料孔(31)，所述排烟口(16)通过高温烟气管道(27)与干燥机(24)的一个入口相连，所述干燥机(24)的另一个入口通过炉料输送管道(25)与配料混料机(26)相连，所述干燥机(24)的一个出口通过炉气管道(28)与炉气除尘脱硫设备(29)相连、另一个出口与筛分机(30)的入口相连，所述筛分机(30)的一个出口通过粉料输送管道(23)与所述粉料罐(20)相连、另一个出口与所述块料投料孔(31)相连。

2.根据权利要求1所述的短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其中，所述炉盖(2)的中心区域开设有一个或三个电极孔，相应地具有一个或三个电极(3)，所述电极(3)为石墨电极或自焙电极，且流过所述电极(3)的电流密度应满足：石墨电极8A/cm²～20A/cm²，自焙电极4A/cm²～8A/cm²。

3.根据权利要求2所述的短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其中，所述高压气源(22)为氩气、氮气或一氧化碳气体。

4.根据权利要求3所述的短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其中，所述矿热炉的炉膛腔体的高度与炉膛腔体的直径的比值在0.7～1.3之间。

5.根据权利要求4所述的短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其中，所述炉盖(2)上设置有炉膛压力检测传感器和炉膛温度检测传感器，且所述炉盖(2)上设置有观察窗。

6.根据权利要求1所述的短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其中，所述炉盖(2)的外壳为钢质材料，内衬隔热材料和耐火材料，所述炉缸(1)的炉壁从外到内依次为钢质材料制作的炉壳(5)、隔热纤维毡(6)、粘土砖(7)和高温耐火砖(8)。

7.根据权利要求6所述的短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其中，所述高温耐火砖(8)为高铝砖、刚玉砖、镁砖、碳砖、镁碳砖中的一种或者两种，且所述粘土砖(7)和高温耐火砖(8)形成的耐火材料的厚度在800mm～1200mm之间。

8.根据权利要求1所述的短流程冶炼高钛渣的矿热炉，其中，所述电极(3)上设置有电极连接器(12)，且通过所述电极连接器(12)与所述直流电源(14)的负极相连。