CN203593635U - 续热式电熔刚玉的合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种续热式电熔刚玉的合成装置，该装置包括煅烧窑、原料输送管道、原料仓、炉料配送装置、电弧炉及支撑电弧炉的炉缸座，所述原料输送管道的一端与煅烧窑相连，原料输送管道的另一端与炉料配送装置相连，所述原料仓设置在原料输送管道上方，并通过管道与原料输送管道的中部相连，所述电弧炉位于炉料配送装置的下方。本实用新型通过将煅烧后的高温铝土矿石和辅料在传输的过程中进行预热，进而送入电弧炉进行冶炼，充分利用电熔刚玉合成工艺流程中的产生的热能，提高热利用率，降低单位产品的耗电量，同时提高生产效率。

Description

续热式电熔刚玉的合成装置

技术领域

本实用新型涉及电熔刚玉冶炼领域，尤其涉及一种续热式电熔刚玉的合成装置。

背景技术

现有电熔刚玉冶炼技术特征是：铝土矿石经1300℃以上高温煅烧后冷却至常温，经破碎成一定颗粒度后与含铁、含碳等辅助材料按相应比例配混，投入到三项电极电弧炉中冶炼至2000℃以上温度时完成电热化合反应，然后将高温熔液倾注到带有耐火材料内衬的盛包中冷却至常温，获得刚玉产品。当需要对产品或副产品继续深加工时再将已获得常温产品作为原料投入到电炉中添加相应元素，再次经高温冶炼完成电热化合反应后，高温熔液倾注到盛包中冷却至常温，获得新产品。

现有电熔刚玉冶炼装置的主要缺点是：在产品制造过程中有过多工艺性间断点，三次将物质从常温提升至高温又降至常温，热利用率低，能耗奇高；由于三项电极电弧炉冶炼刚玉的关键技术受制于现有行业技术基础，大功率（10000KVA以上）刚玉冶炼电弧炉发展受阻，无法获得电炉大型化、短流程、连续式生产带来的更多好处；受制于工艺装备落后，主要原料铝土矿石的煅烧与矿石品位控制粗放，导致电熔刚玉过程中炉况不稳定，炉前配方临时调整频繁，质量波动较大，过分依赖人为经验性操作，不利于制造过程机械化、自动化；现用有衬盛包维修量大，对产品形成污染，增加了次级品数量，且无法满足多品种联合生产需要。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种续热式电熔刚玉的合成装置，其充分利用电熔刚玉合成工艺流程中的产生的热能，提高热利用率，降低单位产品的耗电量，同时提高生产效率。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种续热式电熔刚玉的合成装置，包括煅烧窑、原料输送管道、原料仓、炉料配送装置、电弧炉、支撑电弧炉的炉缸座及用于承接热熔液的多个盛包，所述原料输送管道的一端与煅烧窑相连，原料输送管道的另一端与炉料配送装置相连，所述原料仓设置在原料输送管道上方，并通过管道与原料输送管道的中部相连，所述电弧炉位于炉料配送装置的下方。

进一步地，所述原料输送管道包括双向输送管道及辅料预热管道，该双向输送管道的入口端与所述煅烧窑相连，双向输送管道的出口端与辅料预热管道的入口端相连，该双向输送管道的下方还通过管道与一冷却器相连，当电弧炉阶段性停止工作时，可将煅烧窑内送出的高温铝土矿石连续导入冷却器中，从而保证生产的连续性；所述原料仓与辅料预热管道的中部相连，该辅料预热管道的出口端连接所述炉料配送装置。

进一步地，该续热式电熔刚玉的合成装置还包括原料备用仓及备用输送管道，原料仓通过管道连接备用输送管道，该备用输送管道的出口端连接所述炉料配送装置；该原料备用仓内储存了经冷却器冷却得到的铝土矿石及各种辅料。

进一步地，所述炉料配送装置包括带密封接口的输炉料管。

进一步地，所述多个盛包包括再熔盛包及无衬盛包。

进一步地，所述双向输送管道上方还设有烟气回收口，用于将管道中产生的热汽、热烟进行回收再利用，可进一步提高整个装置的热利用率。

进一步地，该续热式电熔刚玉的合成装置还包括提供电力的短网及与之配合的变压器，所述电弧炉采用六个电极进行供电。

进一步地，所述短网包括十二支输电铜管，所述变压器的二次出线相序标注在输电铜管截面上，由a1相、x1相、b1相、y1相、c1相、z1相、a2相、x2相、b2相、y2相、c2相、z2相共十二相组成，按照同相往复逆排列方式组成二列六行，该12相序与对应的六项电极按(a1，z1)、(a2，z2)、(c2，y2)、(b1，x1)、(c1，y1)、(b2，x2)组对连接，电炉六根电极按照星-双三角接线方式运行，采用多电极电炉供电方案可解决电炉大型化过程中遇到的能耗、物耗、产品杂质偏高的问题；且多电极供电使得大功率电炉单项电极端面比表面平均功率下调，电极高温氧化损毁减少，使得炉缸表面功率配置均匀，电热化合反应平稳有利于产品杂质分离，从而多电极电弧炉有利于提高产量；短网布置采用同相往复式逆排列的方式可最大限度地抵消涡流损耗，提高电炉功率因数。

进一步地，所述电弧炉顶部设有一炉罩，该炉罩两侧对称地分别设有一排气罩，有利于反应过程中产生的烟气的快速排出。

进一步地，所述电弧炉两侧设有支撑于炉缸座两侧壁顶端的倾动耳轴，电弧炉炉缸底部设有加强筋，所述炉缸座设有支撑于电弧炉炉缸底部加强筋的炉缸支撑座，该加强筋与炉缸支撑座相配合，用于减轻倾动耳轴的垂直重力荷载，避免倾动耳轴长期高温荷重疲劳变形。

如上所述，本实用新型通过将煅烧后的高温铝土矿石和辅料在传输的过程中进行预热，进而送入电弧炉进行冶炼，充分利用电熔刚玉合成工艺流程中的产生的热能，提高热利用率，降低单位产品的耗电量，同时提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型续热式电熔刚玉的合成装置一种实施例的结构示意图。

其中：1、煅烧窑；6、双向输送管道；7、辅料预热管道；2、原料仓；8、卧式冷却器；3、炉料配送装置；9、原料备用仓；42、排气罩；44、电极；41、炉罩；5、炉缸座；51、电炉支撑座；52、炉罩侧壁；4、六电极电弧炉；15、再熔盛包；16、无衬盛包；43、倾动耳轴；18、再熔电炉。

图2a是图1所示的双向输送管道Ａ-Ａ剖面构造图；

图2b是图2a的侧视面构造图。

其中：21、上料口连接盘；22、下料口连接盘；23、烟气回收口连接盘；24、冷却器口连接盘；25、重型耐火保温衬材；26、重型耐火耐磨衬材；27、轻型耐火保温衬材；28、金属筒壳。

图3a是图1所示的辅料预热管道Ａ-Ａ剖面构造图；

图3b是图3a的俯视面构造图。

其中：31、上料口连接盘；35、下料口连接盘；32、金属筒壳；33、A料仓料口连接盘；34、轻型耐火保温衬材；36、重型耐火耐磨衬材；37、重型耐火保温衬材；38、Ｆ料仓料口连接盘；39、重型耐火耐磨混料锥；310、Ｃ料仓料口连接盘。

图4a是图1所示的炉料配送装置侧视面构造图；

图4b是图4a的Ａ-Ａ剖面构造图；

图4c是图4a的俯视面构造图。

其中：61、输料管外壳；62、重型耐火保温衬材；63、重型耐火耐磨衬材；64、轻型耐火保温衬材；65、倾动配送器外壳；66、轻质耐火保温盖板；67、重型耐火耐磨底板；68、倾动摇臂；69、倾动气缸；610、倾动轴座；611、预热料管下口；612、倾动配送器底座；613、倾动连轴；614、分料口下料管；615、密封接口；616、工程陶瓷输炉料管；617、耐火保温衬材；618、炉料管外壳。

图5a是图1所示的双排气罩Ａ-Ａ剖面构造图；

图5b是图5a的俯视面构造图。

其中：42、排气罩；83、耐火保温内衬；101、中空炉罩上盖；102、炉罩冷却水管；103、炉罩电极孔；104、输炉料管孔；105、耐火保温材料；131、炉罩外侧壁；132、炉侧内壁；133、炉罩观察孔。

图6a是图1所示的电弧炉Ａ-Ａ剖面构造图；

图6b是图6a的俯视面构造图。

其中：141、炉缸外壳；142、隔热贴板；143、耐火砖衬；144、熔铸炉衬；146、炉嘴；44、电极；148、炉缸压盖；43、倾动耳轴；149、炉缸腰带箍。

图7a是图1所示的炉缸座Ａ-Ａ剖面构造图；

图7b是图7a的俯视面构造图。

其中：121、加强筋；123、炉缸支撑座。

图8是图1所示的的无衬盛包。

其中：161、内盛包；162、外盛包；163、喷淋管；164、排液管；165、外盛包吊耳；166、内盛包吊孔；167、冷却介质空间。

图9a是图1所示的再熔式盛包Ａ-Ａ剖面构造图；

图9b是图9a的俯视面构造图。

其中：151、盛包外壳；152、隔热贴板；153、高铝砖；154、吊耳；155、耐热捣打层；156、熔融铸层；157、包嘴；158、调度车；159、压板；1510、内包衬；1511、盛包腰带箍。

图10a是本实用新型续热式电熔刚玉的合成装置所使用的同相往复逆排列短网接线图；

图10b是本实用新型续热式电熔刚玉的合成装置所使用的六电极与短网连接的示意图。

其中：111、管式短网固定框架；112、管式短网固定介质；113、输电铜管；114、变压器出线相序；115、电极接线相序；116、电极星-双三角接线运行图；117、2列6行式布管。

图11是本实用新型续热式电熔刚玉的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

请参阅图1，本实用新型提供一种续热式电熔刚玉的合成装置，其包括煅烧窑1、原料输送管道、原料仓2、炉料配送装置3、电弧炉4、支撑电弧炉4的炉缸座5及用于承接热熔液的多个盛包，所述原料输送管道的一端与煅烧窑1相连，原料输送管道的另一端与炉料配送装置3相连，所述原料仓2设置在原料输送管道上方，并通过管道与原料输送管道的中部相连，所述电弧炉4位于炉料配送装置3的下方，在本实施例中，多个盛包包括无衬盛包16及再熔盛包15。

请参阅图2及图3，所述原料输送管道包括双向输送管道6及辅料预热管道7，该双向输送管道6的入口端与所述煅烧窑1相连，双向输送管道6的出口端与辅料预热管道7的入口端相连，该双向输送管道6的下方还通过管道与一冷却器8相连；当电弧炉4连续工作时，经过煅烧后的铝土矿石沿着原料输送管道进行连续送料；当电弧炉阶段性停止工作时，可将煅烧窑1内送出的高温铝土矿石连续导入冷却器8中，从而保证生产的连续性；所述原料仓2与辅料预热管道7的中部相连，辅料连续地落在传送中的高温铝土矿石上，从而与高温铝土矿石进行热交换，实现辅料的预热；该辅料预热管道7的出口端连接所述炉料配送装置3；所述炉料配送装置3包括带密封接口的输炉料管616，该输炉料管616是用工程陶瓷所制，其耐热性比一般的金属料管更好；其中，在本实施例中，铝土矿石为主料，所述辅料包括铁、碳及各种调质元素。

进一步地，该续热式电熔刚玉的合成装置还包括原料备用仓9及备用输送管道10，其与原料输送管道及原料仓2对称地设置；该备用输送管道10的出口端连接所述炉料配送装置3；该原料备用仓9用于储存经冷却器8冷却得到的铝土矿石及各种辅料。

进一步地，所述原料仓2包括多个相互独立的料仓，具体地，在本实施例中，该多个料仓分别为铁料仓、碳料仓及调质元素料仓，其是为生产各种不同性能、用途的刚玉产品而视情况添加的。

进一步地，所述双向输送管道6上方还设有烟气回收口61，用于将管道中产生的热汽、热烟进行回收再利用，可进一步提高整个装置的热利用率。

进一步地，该续热式电熔刚玉的合成装置还包括提供电力的短网及与之配合的变压器，所述电弧炉4采用六个电极44进行供电；优选地，所述短网包括十二支输电铜管113，所述变压器的二次出线相序标注在这些输电铜管113截面上，由a1相、x1相、b1相、y1相、c1相、z1相、a2相、x2相、b2相、y2相、c2相、z2相共十二相组成，按照同相往复逆排列方式组成二列六行，该12相序与对应的六项电极按(a1，z1)、(a2，z2)、(c2，y2)、(b1，x1)、(c1，y1)、(b2，x2)组对连接，电炉六根电极44按照星-双三角接线方式运行；这种采用多电极电炉供电方案可解决电炉大型化过程中遇到的能耗、物耗、产品杂质偏高的问题；且多电极供电使得大功率电弧炉4单项电极端面比表面平均功率下调，电极高温氧化损毁减少，并使得炉缸表面功率配置均匀，电热化合反应平稳有利于产品杂质分离，从而有利于提高产量；短网布置采用同相往复式逆排列的方式可最大限度地抵消涡流损耗，提高电炉功率因数。

具体地，所述电弧炉4顶部设有一炉罩41，该炉罩41两侧对称地分别设有一排气罩42，有利于反应过程中产生的烟气的快速排出；在本实施例中，两排气罩42分别通过管道将热烟气导入余热利用装置进行再利用，最大限度的提高热利用率，减少生产电耗；最后通过环保装置处理后达标排放。

进一步地，所述电弧炉4两侧设有支撑于炉缸座5两侧壁顶端的倾动耳轴43，炉缸座5内壁设有若干支撑于电弧炉底部的加强筋121，具体地，这些加强筋121与电弧炉4底部形状相匹配，并设置在电弧炉4炉嘴相对的一侧，这样设计是便于倾倒电弧炉4；该加强筋121用于减轻倾动耳轴43的垂直重力荷载，避免倾动耳轴43长期高温荷重疲劳变形。

通过续热式电熔刚玉的合成装置的生产工艺，其包括如下步骤：

1、对原料矿石先破碎、后筛分、再混配，实现原料均质目的，其中1.1，筛上物大于工艺要求粒径的矿石返回破碎机再破碎；1.2，筛下物中符合工艺要求的粒径分存于不同配料料仓经计量、混配、均化后进入高温煅烧窑；1.3，筛下物中不符合投炉要求的细粉去制球机，先计量、混配、均化后制成料球进入配料料仓中参予混配煅烧。

2、煅烧过程，将混配后的铝土矿石送入煅烧窑1进行煅烧；

3、传送、预热过程，将煅烧后的铝土矿石送入原料输送管道向前连续传送，原料仓2里的辅料连续落在传送中的铝土矿石上，并与之一起传送至炉料配送装置3进行配送入料；在此传输的过程中，高温铝土矿石与辅料进行热传递，利用铝土矿石的高温对常温状态下的辅料进行预热，消除辅料当中的吸附水分，确保原料的高温入炉；具体地，3.1，含铁辅料先通过计量后进入预热输送装置进行预加热及混配；3.2，含碳辅料通过计量后进入预热输送装置进行预加热及混配；3.3，其他调质元素材料亦可通过计量后进入预热输送装置进行预加热及混配；3.4，进入备用仓9的常温矿石通过计量后进入预热输送管道7进行混配；优选地，在往原料输送管道内添加原料的过程中，还设置计算机自动控制配料系统，对1.2、3.1、3.2、3.3、3.4计量输送数据进行元素配入量计算，确定并控制各种炉料的配给量，保证电弧炉4冶炼配方准确、稳定。

4、冶炼过程，混配后的铝土矿石及辅料从炉料配送装置3落入电弧炉4内进行反应；

5、制造成品过程，将反应后的刚玉热熔液倒入相应的盛包中进行冷却，从而制得刚玉产品。

进一步地，所述将煅烧后的铝土矿石送入原料输送管道向前连续传送的步骤还包括：将煅烧后的铝土矿石从煅烧窑1连续送入冷却器8中进行冷却，从而确保生产的连续性，这在电弧炉4阶段性停止工作时起作用，用于确保生产的连续性；之后，再将冷却后的铝土矿石转移到原料备用仓9中备用。

进一步地，所述传送、预热过程步骤中产生的热汽、热烟从烟气回收口导入余热利用装置进行再利用，从而可进一步提高热利用率。

进一步地，所述冶炼过程步骤后的刚玉热熔液设置多有种用途盛包，用于解决一炉生产多品种产品问题：生产A产品时使用无衬盛包16，可实现熔液快冷慢凝、快冷快凝，获得两种不同物理性能的产品；将热熔液倒入再熔盛包15进入再熔电炉18时，可以解决高温熔液温度的再利用，通过添加稀有元素的再冶炼，获得多种低成本高级产品；生产B产品时使用常规盛包。

现有技术与本实用新型的技术特征及达成的效果对比如下表所示：

序号	技术特征	现有技术	续热式电熔刚玉装置
				1	矿石炉料输送	单向常温入炉	双向变温、高温入炉
2	辅助炉料配送	常温入炉	辅料预热、高温入炉
				3	入炉料配送	常温配送入炉	高温配送、高温入炉
4	短网布置	常规相序排列	同相序往复逆排列
				5	电炉电极数量	三电极电弧炉	六电极电弧炉
6	输炉料管	金属炉料管	工程陶瓷炉料管
				7	熔液盛包	金属壳耐火材料衬	金属壳无衬
8	多用途熔液盛包	无	再熔盛包
				9	多品种柔性电炉	无	再熔电炉
10	炉缸底部特构	无	加强筋、炉缸支撑座

11

炉罩排气筒

前置单一式排气筒

侧置对称式双排气筒

综上所述，本实用新型的有益效果是：采取续热技术手段，在满足产品制造工艺参数要求前提下，充分利用电熔刚玉合成工艺流程中的续热装置，提高热利用率，使得单位产品耗电同比下降10%以上，单位产品耗电极同比下降10%以上，单位产品小时产量同比提高20%以上；用无衬盛包16取代有衬盛包降低盛包维修费用，减少包衬材料对产品污染；从再熔盛包15过渡到再熔电炉18通过添加稀有元素的再冶炼，可实现高温熔液的再利用，且可获得多种低成本高级产品，实现了电熔刚玉合成装置短流程、大型化、自动化、低碳环保的优点，并以一套合成装置实现多产品联合生产。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：包括煅烧窑、原料输送管道、原料仓、炉料配送装置、电弧炉、支撑电弧炉的炉缸座及用于承接热熔液的多个盛包，所述原料输送管道的一端与煅烧窑相连，原料输送管道的另一端与炉料配送装置相连，所述原料仓设置在原料输送管道上方，并通过管道与原料输送管道的中部相连，所述电弧炉位于炉料配送装置的下方。

2.如权利要求1所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：所述原料输送管道包括双向输送管道及辅料预热管道，该双向输送管道的入口端与所述煅烧窑相连，双向输送管道的出口端与辅料预热管道的入口端相连，该双向输送管道的下方还通过管道与一冷却器相连；所述原料仓与辅料预热管道的中部相连，该辅料预热管道的出口端连接所述炉料配送装置。

3.如权利要求2所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：所述双向输送管道上方还设有烟气回收口。

4.如权利要求1所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：所述炉料配送装置包括带密封接口的输炉料管。

5.如权利要求1所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：所述多个盛包包括再熔盛包及无衬盛包。

6.如权利要求1所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：还包括提供电力的短网及与之配合的变压器，所述电弧炉采用六个电极进行供电。

7.如权利要求6所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：所述短网包括十二支输电铜管，所述变压器的二次出线相序标注在输电铜管截面上，由a1相、x1相、b1相、y1相、c1相、z1相、a2相、x2相、b2相、y2相、c2相、z2相共十二相组成，按照同相往复逆排列方式组成二列六行，该12相序与对应的六项电极按(a1，z1)、(a2，z2)、(c2，y2)、(b1，x1)、(c1，y1)、(b2，x2)组对连接，电炉六根电极按照星-双三角接线方式运行。

8.如权利要求1所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：所述电弧炉顶部设有一炉罩，该炉罩两侧对称地分别设有一排气罩。

9.如权利要求1所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：所述炉缸座内壁设有若干支撑于电弧炉底部的加强筋。

10.如权利要求1所述的续热式电熔刚玉的合成装置，其特征在于：还包括原料备用仓及备用输送管道，该原料备用仓通过管道连接于备用输送管道，该备用输送管道的出口端连接所述炉料配送装置。

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