CN201434601Y

CN201434601Y - 双相矿热炉

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Publication number: CN201434601Y
Application number: CN2009200785181U
Authority: CN
Inventors: 向方贵; 向跃新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2009-01-06
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2019-01-06

Abstract

双相矿热炉，设插入三相交流电极的炉体，增设与炉体连通的前床，内装有直流电极、床面为斜面、排渣口与炉体内液面高度相同；直流电极由蜗轮变速装置提升和用可控硅整流装置供电。冶炼中开始时交流电极在炉体下腔加热矿石融化为液体，工作时上升到约炉体中部固定不动，矿石加至炉顶；前床液体中冶炼金属由斜面自动排入炉体，两处冶炼金属均由炉底连续排出；炉渣也连续排出。金属回收率大大提高，可达98％以上；废渣内金属含量减少至0.09％以下，解决了现有建材环保污染。在炉体中下部冶炼，无烟气排出，大大改善环境污染。连续冶炼与现有一炉一炉冶炼和排放相比，节能约15％，且效率高。可用于从矿石中冶炼铜等各种金属。此‘直流前床’，还可用于焦煤冶炼的鼓风炉和冲天炉。

Description

双相矿热炉

(一)技术领域：

本实用新型双相矿热炉，涉及一种冶炼金属的矿热炉。属通用炉类(F27D)。

(二)背景技术：

现有的冶炼金属的矿热炉和冶炼方法，见图9，矿热炉由炉体1n、排渣口1.3n、金属流出口1.1n、交流电极3n、配电装置4n和升降机构5n等组成。其冶炼方法有下列步骤：①向炉体内投固体原料体积V达总容积的0.15～0.25，升降机构将交流电极3n下降插入固体原料6中，接通电源，交流电极通电加热固体原料，直至温度和电流达正常值；②继续从上向下加固体原料至到炉体1n顶部；下部固体原料加热变为液体，加热时液面1.2n上移，同时交流电极3n上升，一直到液面上升到炉顶，整个炉体内均为液体；③打开排渣口1.3n，排出第一炉炉渣；④重复上述步骤②～③一次，便完成冶炼第二炉、第三炉....，⑤按上述方法，冶练多炉后方才打开金属流出口1.1n，一并放出冶炼的液体金属。

上述传统的矿热炉和冶炼方法存在如下问题：①冶炼出的金属回收率低，达不到国家标准。②冶炼后排出的炉渣中金属含量超标，一般超标达0.3％以上。炉渣一般为硅和钙，开始排除时为液体，以后成为固体，可提供给水泥厂等作建筑材料(自已粉碎)，建材中金属含量超标产生二次污染，危害人体健康。③冶炼过程中，液面1.2n在炉底时，固体原料层深，有密封作用，炉外空气不而进入，属少空气进入的正常冶炼；且由于在冶炼一炉后，交流电极和液面需要一直上升到炉顶，也就是说液面上方的固体原料矿石层高度h_6n很小(见图9)液面高温层靠近炉顶，炉外空气极容易进入液面高温层，由此每炼一炉在炉顶产生大量气体排出，造成严重的环境污染。

(三)发明内容：

本实用新型提出的双相矿热炉，就是解决现有矿热炉及冶炼方法金属回收率低、炉渣中金属含量超标及环境污染等问题。其技术方案如下：

双相矿热炉，包括开有金属流出口1.1的炉体1、在炉体内的交流电极3、交流配电装置4和交流升降装置5，其特征是：A)在炉体前侧壁1.3外固定一个前床2，前床有向上伸出四周封闭的前床侧壁2.2，后端紧靠炉体前侧壁1.3的为前床后壁2.7，前床后壁和炉体前侧壁上开有连通口1.4；前床床面为斜面2.4，斜面低端口2.6连接在连通口处；在前床侧壁上开有排渣口2.3，排渣口高度h2.3与炉体内工作液面高度h1.2相同；前床底座2.5用耐火材料制作，并被支撑于地面9；B)在前床内装有上、下布置的直流正极2.1+和直流负极2.1-；直流负极埋入前床底座2.5表面，直流正极2.1+工作高度在工作液面高度下面；设向直流正极和负极供电的直流配电装置7；设用于升降直流正极的直流升降机构8。

上述直流升降机构8设有：①设横臂8.3，其内设有夹持直流正极的夹持头8.3a，8.3b和绝缘垫8.4，横臂两外端8.3c，8.3d分别套于固定于地面的长立柱8.5和固定于前床后壁2.7的短立柱8.2外，横臂和立柱间为滑动或滚动配合；②在短立柱或长立柱上安装蜗轮变速升降装置8.1，其内蜗杆8.1a伸出端固定于横臂8.3。

上述排渣口为前床侧壁高度方向的矩形口长边用耐火材料堵塞一段，且堵塞口位置可随液面升降改变而形成的活动排渣口2.3。

上述直流配电装置7、直流升降机构8、交流配电装置4、交流升降装置5等具体结构、其它特征在下面结合附图详细描述。

本实用新型的有益效果：

i.由于增设采用直流电的前床，将渣液的残留金属通过直流电的电积作用快速彻底地集中到前床底部，使金属回收率大大提高，可达98％以上。特别是冶炼贵重金属，经济效益提高显著。ii.同时，冶炼的废渣内金属含量大大减少，不大于0.09％，满足建材环保的要求。iii.由于冶炼过程中，工作位置液体表面高温层(即交流电极和液面位置)始终处于炉体中部，在固体原料层密封下，炉外空气进入量少，始终保持少量空气的正常冶炼状态，冶炼时矿热炉炉顶无烟气排出，大大改善冶炼环境污染。iv.由于设计的排渣口与液面高相同，前床冶炼后的炉渣排放与炉体残液流向前床均可自动连续进行，进而固体原料的加入也可按原料层面的下降而自动或手动连续加入；同时由于设斜面，前床内冶炼残留金属可连续沉入炉体底部与炉体内冶炼金属同时连续排出。由此整个冶炼过程连续自动进行，工作时交流电极固定不动，与现有矿热炉冶炼时交流电极反覆升降，一炉一炉的冶炼和排放的冶炼方法相比，热量保温，炉温稳定；减少了表面融化升温的耗能，可节约电能约15％左右，且效率大大提高。v.自动连续排渣，有利于各种有色金属冶炼废渣的回收。vi.本实用新型提供的‘直流前床’还可用于焦煤冶炼的鼓风炉和冲天炉，均能大大提高金属回收率、减少废渣金属含量以及满足环保需求。vii.设活动排渣口可适应液面波动时排渣口位置的方便调节，以满足冶炼不同金属品种和含量时，液面高度的调整。

(四)附图说明：

图1本实用新型总体布置及结构示意图

图2直流配电装置7框图

图3直流升降机构8示意图

图4图3A-A剖视图(直流升降夹头结构)

图5交流配电装置4框图

图6图5B-B剖视图(仅画出一根交流电极3A电连接图示)

图7交流升降装置4示意图(仅画出一根交流电极3A升降装置，其于两根的升降装置相同，且均为独立的)

图8图7C-C剖视

图9现有矿热炉总体布置及结构示意图

(五)具体实施方式：

实施例：见图1～图8

见图1，本实施例双相矿热炉内设有炉体1，炉体内壁为耐火材料制作的炉衬；后侧壁底部开有外喇叭形金属流出口1.1。工作时炉体内装有固体原料矿石6；三相交流电极3(3A，3B，3C)插入矿石内，一般采用三根交流碳素电极。设有交流配电装置4和交流升降装置5。炉体底部下面地面埋有用耐火砖制作的绝缘保温层10。

见图1，在炉体前侧壁1.3外固定一个前床2，前床有向上伸出四周封闭的前床侧壁2.2，后端紧靠炉体前侧壁1.3的为前床后壁2.7，前床后壁2.7和炉体前侧壁1.3上开有斜向连通口1.4；前床床面为斜面2.4，(一段斜度选1∶9为佳)，斜面低端口2.6连接在连通口1.4处，两者钭度相同。前床前端前床侧壁2.2上开有外喇叭形排渣口2.3，排渣口高度h_2.3与炉体1内工作液面高度h_1.2相同；可采用前床侧壁2.2高度方向的矩形口长边用耐火材料堵塞一段，且堵塞口位置可随液面升降改变而形成的活动排渣口2.3。前床底座2.5用耐火材料制作，可采用放于地面9的整体底座2.5，也可采用短床座2.5a，用两支脚2.5b(见图1中虚线)支撑于地面9。

见图1，在前床内装有上、下布置的直流正极2.1+和直流负极2.1-；直流负极埋入前床底座2.5表面，直流正极工作位置在液面下面h_2.1处，h_2.1为直流电极底边距排渣口的距离。设直流配电装置7向直流正、负极供电；设有升降直流正极的直流升降机构8。一般连通口1.4距炉体底面的高度h_1.4为炉体总高H₁的0.3～0.35。前床电极处深度h₂可选为600mm为佳。

见图2，直流配电装置7如下组成：①设可控硅整流装置7.2，它的输入端7.2a与三相交流电源7.1连接，输入电压380V；它的输出端直流电压为12～24V，引出正电极7+、负电极7-分别与直流正极2.1+和直流负极2.1-电连接；②正电极7+为软电线，软电线端头为与直流正极2.1+电连接的铜抱箍7.3，基于软电线的可伸缩性，直流正极2.1+和金属抱箍在直流升降机构8带动下可自由上、下移动。③可控硅整流装置7.2内有控制器可控制直流电压、电流等。

见图3、图4，直流升降机构8如下组成：①设横臂8.3，直流正极2.1+穿过横臂处，横臂两端有夹紧直流正极2.1+的两铁夹持头8.3a、8.3b(或铁抱箍)和四周的绝缘垫8.4，横臂两外端8.3c，8.3d分别套于固定地面的长立柱8.5和固定于前床后壁2.7的短立柱8.2外，横臂和立柱间滑动或滚动配合，可装滑动或滚动轴承，实现横臂可相对两立柱上、下移动。②在短立柱8.2或长立柱8.5上(立柱可用圆钢)安装蜗轮变速升降装置8.1，且该装置8.1内的蜗杆8.1a固定于横臂8.3。由于横臂两外端在两立柱上可上、下移动，由此当蜗轮变速升降装置8.1的电机启动后，驱动蜗轮转动和蜗杆8.1a上、下移动并带动横臂8.3、直流正极2.1+和绝缘垫8.4等自由上升或下降。绝缘垫8.4将直流正极2.1与横臂电绝缘。直流正极2.1横截面形状为长方形。直流正极尺寸可为300×400×500mm为佳。

见图5、图6，交流配电装置4如下组成：①设内有主迥路电源、开关等的接线柜4.1；控制交流电压、电流、炉体内温度和交流电极升降等的控制器4.2以及电压由380V降为75～120V的低压变压器4.3。②低压变压器低压侧引出三根软电线4.3A、4.3B、4.3C，其末端分别装金属抱箍4.4，并分别箍在三根交流电极3A、3B、3C外，将低压交流电传导到电极上，基于软电线的可伸缩性，交流电极和金属抱箍在交流升降装置5带动下可自由上、下移动。③交流电极截面为圆形，在空间布置可为俯视三角形的三个顶点位置。

见图7和图8，交流升降装置5如下组成：①三根交流电极3A、3B、3C各设一台升降装置，每台内设一横臂5.3，一条交流电极3A穿过横臂处，该处横臂端头有夹紧电极的夹持头5.5，夹持头开口处设螺栓5.6收紧，夹持头5.5与电极间有绝缘管5.4。横臂内端有滑套5.3a套于固定地面的立柱5.2外，滑套5.3a和立柱5.2间为滑动或滚动配合。②在立柱5.2上安装蜗轮变速升降装置5.1，且该装置5.1内的蜗杆5.1a固定于横臂5.3。由于横臂外端在立柱上可上、下移动，由此当蜗轮变速升降装置5.1的电机启动后，驱动蜗轮转动和蜗杆5.1a上、下移动并带动一体的横臂5.3、交流电极3A、绝缘管5.4等能自由升降。绝缘管5.4将交流电极与横臂电绝缘。

上述双相矿热炉冶炼金属的冶炼方法，该方法包括下列步骤：见图1

i.设置上述两相矿热炉。

ii.将连通口1.4和金属流出口1.1用耐火材料1.5堵住，向炉体内投固体原料矿石6，矿石体积V达总容积的0.15～0.25，可选0.2；交流升降装置5供电启动，将交流电极3下降插入矿石中；接通交流配电装置4电源，交流电极3通电加热矿石，直至温度和电流达正常值。

iii.启动直流升降机构8，直流正极下降与直流负极间距离h₂在30～50mm范围内；此时，继续从上向下放入固体原料至到炉体顶部；交流加热中炉体内下部固体原料变为液体，液面1.2逐渐上移，控制器4.2内输入电流达到与设定工作液面高度相对应数值时，控制器4.2控制交流升降装置5，使交流电极停止上升，固定在高度H₃位置，H₃设定为(0.4～0.6)H₁；此处可控制在0.5H1，H1为炉体1总高。此时液面距交流电极底边的距离h₃可控制在80～120mm范围，可取为100mm；则工作时液面1.2高度h_1.2可控制在0.5H1+100mm。炉体内炼出的金属沉于炉体底。

iv.接通直流配电装置7直流电源，两直流电极带电；除去连通口耐火材料1.5，连通口1.4连通，瞬间渣液流向前床2；启动直流升降机构8，直流正极2.1+随液面上升提升到排渣口下方h2..1工作位置处；h2.1为直流电极底边距排渣口的距离可控制在80～120mm，根据此位置要求，通过控制蜗轮变速升降装置8.1中电机的输入电流，使直流电极停止在此工作位置；形成的直流电场将渣液中残留金属吸在前床底部经斜面2.4、连通口1.5底面回流入炉体内炉底。

v.液面1.2上升到排渣口2.2位置，连续溢流排渣，装于容器11中；同时炉体上方矿石6体积下降，此时可用人工或机械自动随时补充装满固体原料矿石；按连通口1.5连通后2～6小时，打开金属流出口1.1，金属排出在容器12内。由此实现连续自动冶炼。前床2内液面表面可放置保湿覆盖剂2.8，一般采用谷壳，以使液体保温和防止热量散失。

Claims

1.双相矿热炉，包括开有金属流出口(1.1)的炉体(1)、在炉体内的交流电极(3)、交流配电装置(4)和交流升降装置(5)，其特征是：

A)在炉体前侧壁(1.3)外固定一个前床(2)，前床有向上伸出四周封闭的前床侧壁(2.2)，后端紧靠炉体前侧壁(1.3)的为前床后壁(2.7)，前床后壁和炉体前侧壁上开有连通口(1.4)；前床床面为斜面(2.4)，斜面低端口(2.6)连接在连通口处；在前床侧壁上开有排渣口(2.3)，排渣口高度(h2.3)与炉体内工作液面高度(h1.2)相同；前床底座(2.5)用耐火材料制作，并被支撑于地面(9)；

B)在前床内装有上、下布置的直流正极(2.1+)和直流负极(2.1-)；直流负极埋入前床底座(2.5)表面，直流正极工作高度在工作液面高度下面；设向直流正、负极供电的直流配电装置(7)；设用于升降直流正极的直流升降机构(8)。

2.按权利要求1所述矿热炉，其特征是所述直流配电装置(7)包括：①可控硅整流装置(7.2)，它的输入端(7.2a)与三相交流电源(7.1)连接，它的输出端为直流电源，引出正电极(7+)、负电极(7-)分别与直流正极(2.1+)和直流负极(2.1-)电连接；②正电极(7+)为软电线，其端头装有与直流正极电连接的金属抱箍(7.3)。

3.按权利要求1所述矿热炉，其特征是直流升降机构(8)设有：①设横臂(8.3)，其内设有夹持直流正极的夹持头(8.3a，8.3b)和绝缘垫(8.4)，横臂两外端(8.3c，8.3d)分别套于固定于地面的长立柱(8.5)和固定于前床后壁(2.7)的短立柱(8.2)外，横臂和立柱间为滑动或滚动配合；②在短立柱或长立柱上安装蜗轮变速升降装置(8.1)，其内蜗杆(8.1a)伸出端固定于横臂(8.3)。

4按权利要求1所述矿热炉，其特征是排渣口为前床侧壁高度方向的矩形口长边用耐火材料堵塞一段，且堵塞口位置可随液面升降改变而形成的活动排渣口(2.3)。