專利名稱：中頻爐冶煉精鋁法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
現(xiàn)有技術(shù)、發(fā)明的目的。本發(fā)明是用火法把氧化鋁一次冶煉精鋁的方法，同屬于火法冶煉金屬鋁的工程之類。目前現(xiàn)有冶煉鋁法，是用電解氧化鋁，冶煉出鋁，電解鋁是用電極把氧化鋁加熱， 原料中加入多種氟化鹽等，才能使電解爐熔融氧化鋁，提取冶煉出鋁的方法。用氧化鋁精礦粉與石油浙青，攪拌后，壓制成團產(chǎn)出料球Φ25-40，在和冶金焦炭塊(50-80)混合后，再把它們干燥后加入密閉式電中頻爐內(nèi)，電能把原料升溫到 IOOO0C -1200°C，燒水鍋爐燒出水蒸氣，輸送到A碳電阻爐內(nèi)，電能把冶金焦煤升溫到 8800C -1200°C使水H2O分解成全水煤氣(H20+C = H2+C0)后，一同輸入電中頻爐內(nèi)和赤熱的氧化鋁，被氫氣直接置換出氧化鋁中的氧原子，形成3H2+A12032A1+3H20把氧化鋁冶煉出來成液態(tài)鋁，流出鑄錠成產(chǎn)品。不用加多種氟鹽，減去了，有毒氟氣排放，并得到節(jié)約電能的煉招法ο與背景技術(shù)相比的效果1、本發(fā)明冶煉精鋁的方法和工藝、設(shè)備都在密閉的條件下進行，比電解氧化鋁工藝流程簡單可靠，運行安全性和環(huán)保、節(jié)能都比現(xiàn)有技術(shù)好得多。2、本發(fā)明比電解熔融氧化鋁用電量小，現(xiàn)有技術(shù)要加入多種氟化鹽所以產(chǎn)生很多氟氣，氟氣是很有害的氣體。本發(fā)明又環(huán)保又節(jié)能，并一次性冶煉出精鋁，是鋁冶煉法中獨一無二的技術(shù)。3、電中頻爐把電能轉(zhuǎn)化成熱能，是最簡單又最實用的方法，背景技術(shù)中是沒有的， 全水煤氣中的氫氣是最好的還原劑，它只有在本發(fā)明的電中頻爐中才能很好地把氧化鋁冶煉出液態(tài)鋁，所以背景技術(shù)不能相比配的。4、本發(fā)明中的燒水鍋爐把水燒成水蒸氣，是非常簡單又科學的，水蒸氣進入A電阻爐內(nèi)后，與A碳阻爐把電能轉(zhuǎn)化成熱能使焦碳塊中的碳元素控制升溫到880°C-120(TC在最佳水煤氣發(fā)生溫度內(nèi)，是最節(jié)能的生產(chǎn)高溫氫氣的方法，并又是最廉價地制造出氫氣的方法，背景技術(shù)是沒有的。5、用全水煤氣中的氫氣法置換出高溫氧化鋁中的氧原子是非?？茖W與簡單的，因為氫氣是最好的還原劑之一，成本也很低，背景技術(shù)是辦不到的。6、背景技術(shù)用氟鹽等去電解氧化鋁成金屬鋁，工藝流程復雜，電能用量非常之大， 污染嚴重等。本發(fā)明工藝流程簡單，好操作等比背景技術(shù)好。本發(fā)明的內(nèi)容原理、方案、工藝過程。因為鋁金屬是很活潑的金屬之一，又是輕有色金屬之一，用氧化鋁和石油浙青混合壓制成料球，原理是非?？茖W的，這樣才能進入電中頻爐內(nèi)混合在焦碳塊的空穴中，焦碳塊與料球都裝在石墨坩鍋內(nèi)，它能很好地在通過銅線圈的大電流所產(chǎn)生的渦流，就把電能轉(zhuǎn)化成熱能，把料球(氧化鋁)升溫到880°C -1200°C之間，控制屏控制電壓高低和電流量的大小，使電中頻阻爐、A碳電阻爐、在最佳參數(shù)內(nèi)，又因水蒸氣在與高溫的碳層混合就會分解成全水煤氣(H20(蒸氣)+C = &+C0)也是本冶煉法中最關(guān)鍵、最科學，連續(xù)制造出高溫氫氣的方法。又因氫氣是現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中最好的，還原性最強的物質(zhì)之一，氫氣它能在高溫下和高溫的氧化鋁，產(chǎn)生化學的奪氧反應，用全水煤氣去冶煉出液態(tài)鋁。同時水蒸氣高溫狀態(tài)下，又與電中頻爐內(nèi)的高溫碳原子反應生成全水煤氣H2O (蒸氣)十C = H2+C0又能連續(xù)與氧化鋁反應，水蒸氣起到催化劑的功能，是本發(fā)明最理想的效果是把液態(tài)精鋁流出鑄成鋁錠并把出爐氣體中煙塵除去后冷卻降溫到100°C以下，得到既除塵、又除去了水份，水份被排出。又很好的降溫是非常科學的，把清潔的煤氣抽入煤氣柜后，煤氣送到用戶。得到清潔安全的效果。原料本身就是氧化鋁粉，直接倒入攪拌機內(nèi)外加一定量的石油浙青，混合攪拌后，再送入成團機壓制成料球中Φ25-40，后再與冶金焦碳塊(Φ50-80)混合，按重量比 (1 0.2-1 0.3)進入干燥爐干燥后，送入密閉式電中頻爐內(nèi)，電中頻爐通上電源后，由電能把石墨坩鍋、碳、氧化鋁等共同升溫到1000°C -1200電中頻爐升溫的原理和方法是， 石墨坩鍋是耐高溫的導體，當電流通過的中空通水的銅導線使電能產(chǎn)生渦流轉(zhuǎn)換成熱能， 坩鍋內(nèi)的料球，在焦礦塊共同升溫到1000°C -1200°C時，再由燒水鍋爐，把水燒成水蒸氣， 送入A碳電阻爐內(nèi)，電阻爐通電后爐內(nèi)的焦碳塊(50-80)迅速升溫到880°C -1200°C以上， 水蒸氣和赤熱的焦碳層，產(chǎn)生熱化學反應生成全水煤氣(H20+C = H2+C0) 一同輸送到電中頻爐內(nèi)，高溫氫氣和高溫的氧化鋁反應生成液態(tài)鋁，3&+Al203 = 2A1+3H20高溫的水蒸氣再度被電中頻爐內(nèi)赤熱的碳層分解成氫氣和煤氣(H20+C = H2+C0)，本發(fā)明方法用小量的水蒸氣就能把較多的氧化鋁冶煉成液態(tài)鋁。等于水蒸氣就是催化劑也，液態(tài)鋁流出外鑄錠成產(chǎn)品。電中頻爐內(nèi)的煤氣(CO)被抽風機抽入水除塵器洗滌后輸送到煤氣柜內(nèi)，再輸送到用煤氣的地方，輸一部份煤氣到燒水鍋爐用。爐渣定期排出后，這就是全程冶煉全過程。本發(fā)明一用的原料是精氧化鋁粉做原料，倒入攪拌機內(nèi)，加入一定量的石油浙青， 混合攪拌后輸入成團機內(nèi)，壓制成(Φ 25-40)的料球，而把料球和焦碳塊(Φ 50-80)混合 (比例1 0.2-1 0.3)送入干燥機內(nèi)烘干后，裝入內(nèi)密閉式的電中頻爐內(nèi)，由密閉式加料，電中頻爐外殼是用鋁制成圓筒型，內(nèi)是扁型空心通水的銅導線連接控制屏電源，銅線圈內(nèi)有耐高溫涂料和石棉板保溫層，保溫層內(nèi)是耐高溫的和石墨坩鍋的爐膽，外是用銅空心扁管能通水通電后，電力變壓器與電源連通后，再連通控制屏與銅線圈連接組成回路。中頻阻爐的爐腔大、小和高、矮是由設(shè)計者設(shè)計的中頻爐能冶煉出鋁產(chǎn)量多少而定。年產(chǎn)3000 噸鋁的中頻爐變壓器總功率為4800KVA左右。電中頻爐上部的爐蓋是用鋼板與下部鋁爐體殼法蘭連接形成密閉式，上有密閉式加料斗，由蓋和閥門組成，爐體中上部外有出爐氣管與爐體上部相連，出爐氣的煙道管與水除塵器相連，除塵器與水源管相連，內(nèi)安裝有除塵噴水龍頭，把水噴成細珠壯，噴向煙塵，內(nèi)還有3-4道隔板，上有小孔的鋼板焊接成的隔板，用于增加水和煙塵氣的接作次數(shù)的功能，得到更好地除塵與降低出爐氣體的溫度，并把出爐氣中的水蒸氣變成水后，使出爐氣低于100°C，也好保護抽風機等，抽風機把清潔的煤氣送入煤氣柜內(nèi)至用戶。電中頻阻爐的爐身和A碳電阻爐內(nèi)都安裝有高溫溫度計，用來測量與控制爐溫用，在電中頻阻爐的底部安裝有3個進水煤氣孔，成Φ 120弧長直通到電阻爐的爐腔內(nèi)。A 碳電阻爐與電中頻阻爐的構(gòu)造不相同，不同之處，A電阻爐頭上有一個密閉式加碳斗，碳從加碳斗密閉加入爐體內(nèi)用電阻發(fā)熱，升溫成1000°C以上的赤熱的焦碳塊。相同之處都用電能轉(zhuǎn)換成熱能把冶金焦碳塊升溫到1000°C以上，當A碳電阻爐底送入了水蒸氣，碳電阻爐內(nèi)高溫的碳，與水蒸氣進行熱化學分解反應，生成全水煤氣后，直送電中頻爐底的爐腔內(nèi)， (H20+C = H2+C0)，水煤氣中的氫氣把電中頻內(nèi)高溫的氧化鋁礦中的氧原子奪走，冶煉出液態(tài)鋁。A碳熱電阻爐的直徑小，內(nèi)爐腔Φ在600-800，上三個孔與電中頻爐爐底相通直到電中頻爐腔內(nèi)。燒水鍋爐的底部也有三個水蒸氣管道，同樣直通A碳阻爐內(nèi)。這樣A碳電阻爐才能產(chǎn)生全水煤氣(H2+C0)。利用控制屏的高溫溫度計裝置，顯示有多少高的溫度，再用控制電壓高低和電流的大小，來控制供給水蒸氣量的多少，得到控制所產(chǎn)生水煤氣量的多少。 同樣的方法控制電中頻爐參數(shù)，共同得到最佳參數(shù)冶煉精鋁的過程和效果。中頻爐底部成 8° 一 10°的小斜面，斜口處有一個出鋁管口，與鋁錠模相連，流出液體鋁鑄錠成產(chǎn)品。


圖1為本發(fā)明說明圖說明書的長度數(shù)字單位是mm。
1、控制屏20、閥門
2、電弧爐變壓器21、料斗蓋
3、銅導線22、加料斗
4、耐火磚^、水隔板
5、石墨碳磚電極24、噴水龍頭
6、燒水鍋爐25、進水管
7、A碳電阻爐26、水蒸氣管與全水煤氣管
8、電中頻爐27、煙塵管
9、鋼板，S6-1828、液態(tài)出鋁口
10、抗氧化保溫層四、鍋爐管
11、水除塵器30、出渣口
12、石墨坩鍋31、進出煤氣管
13、通水銅線圈32、電力變壓器
14、抽風機33、煤氣柜
15、直流電正負極34、爐體支座
16、石墨坩鍋鋁外殼35、銅導電瓦
17、鼓風機36、水除塵器體支架
18、法蘭盤37、高溫溫度計
19、加碳斗38、螺栓
具體實施例方式
1、一種用氧化鋁礦 [接冶煉成精鋁方法，是用電能、水煤氣和冶金焦炭把氧化鋁礦，一次性冶煉出鋁、煤氣和爐渣與水蒸氣的冶煉鋁法，包括步驟為，用制團機將攪拌后的
氧化鋁粉和石油浙青混合物壓制成料球，Φ為25-40mm與焦碳塊按比例混合干燥后加入電中頻爐爐體(8)中，加以密閉，電中頻爐體放在爐體支座(34)上，燒水鍋爐(6)通水、通過煤氣燃燒后產(chǎn)生水蒸氣，由水蒸氣管06)輸送到A碳電阻爐(7)內(nèi)，電阻爐內(nèi)有耐火磚(4) 和石墨電極(5)砌成的爐腔，銅導電瓦(35)與銅導電線(3)和石墨碳磚電極(5)連接，并連接電弧變壓器⑵與控制屏⑴的電源，用電能把A碳電阻爐中的焦碳塊升溫由高溫溫度計(37)顯示出，880°C-120(TC以上，與水蒸氣產(chǎn)生分解反應，生成全水煤氣H2O蒸氣+C= H2+C0，再由水煤氣管06)輸送入電中頻爐⑶的爐腔內(nèi)，A碳電阻爐，是由料斗02)裝入的是焦碳塊，電中頻爐⑶的通水銅線圈(13)，由控制屏⑴的直流電正負極(15)與它相連，組成回路，使用中頻電能把爐體中石墨坩鍋(1 的焦碳塊和料球升溫，溫度計(37) 上顯示到1000-1200°C，水煤氣中的氫氣，H2在高溫下去置換高溫料球中的氧化鋁中的氧元子，生成水蒸汽與液態(tài)鋁、爐渣和煤氣，液態(tài)鋁由液態(tài)出鋁管口 08)流出鑄成鋁錠，爐渣由出渣口(30)定期排出，除塵器放在支架(36)上，水蒸氣、煤氣和粉塵一同被抽風機(14)經(jīng)煙塵管(XT)抽入除塵器(11)內(nèi)，由水源進水管0 把水流入水龍頭04)噴水除塵，隔板 (23)的孔把煙塵和水多次混合后得到降溫除塵的效果，煤氣抽入煤氣柜(3 內(nèi)后由煤氣管(31)輸送到用戶，金屬鋁鑄錠后出廠成產(chǎn)品。一種氧化鋁礦直接冶煉成精鋁方法是水經(jīng)過進水管0 流進燒水鍋爐(6)后， 燃氣燃燒鍋爐管09)升溫到100°C以上成水蒸氣后又經(jīng)水蒸汽管06)輸送A碳電阻爐的底爐腔內(nèi)。一種氧化鋁礦直接冶煉成精鋁方法，是用水蒸氣進入A碳電阻爐后，電阻爐由鋼板(9)卷制成圓筒型，上由加碳斗(19)、蓋與閥門OO)組成，預熱后的焦碳塊從碳斗 (19)密閉式加入爐腔中，爐腔由耐火磚(4)和石墨電極(5)卷砌而成，外有保溫層(10)再外是鋼板(9)，石墨電極(5)與銅導電瓦(35)、銅導電線(3)、電弧爐變壓器(2)、控制屏(1) 電源連接成一個通電體，當控制屏開關(guān)開起后，石墨電極(5)與焦碳塊通電形成回路電流， 使焦碳塊升溫到880°C -1100°C以上，水蒸氣與高溫赤熱碳層產(chǎn)生分解反應，生成全水煤氣 H2O蒸氣+C = H2+C0，全水煤氣經(jīng)煤氣管06)被輸送到電中頻爐(8)腔內(nèi)。氧化鋁礦直接冶煉成精鋁方法，是用水煤氣由進煤氣管06)送入電中頻爐(8) 后，爐腔是用石墨坩鍋(12)外有抗氧化材料做成的保溫層(10)，外是中頻爐的扁型通水銅線圈(13)組成，外殼(16)是鋁做成的，上部是用鋼板(9)焊成的爐殼，用法蘭盤(18) 與鋁爐殼(16)的法蘭盤(18)用螺栓(38)連接，中間加石棉板密封，鋼爐殼(9)內(nèi)是耐火磚(4)砌在石墨坩鍋(1 之上，在上部是加料斗0 加料蓋與閥門OO)組成，電力變壓器(3 與電源相連接后，低壓端與控制屏(1)相連接后，改變成直流中頻電源與電中頻爐銅線圈(13)組成回路后，電中頻爐的電流產(chǎn)生渦流使石墨坩鍋(12)發(fā)熱升溫到 12000C -1300°C再把熱傳導給坩鍋(12)內(nèi)的氧化鋁和碳同時升溫到1000°C -1200°C以上， 使料球中的氧化鋁礦中的氧原子被高溫的全水煤氣中氫原子置換出來，冶煉出液態(tài)精鋁， 3H2+A1203 = 2A1+3H20(蒸氣)液體從爐底的液態(tài)出鋁管口 08)流出鑄成鋁錠成產(chǎn)品內(nèi)，水蒸氣、煙塵與煤氣由抽風機(14)經(jīng)煙塵管(XT)抽入水除塵器(11)除塵后，煤氣抽入煤氣柜(33)內(nèi)由進出煤氣管(31)輸出加以利用。氧化鋁礦直接冶煉成金屬鋁，碳電阻爐與電中頻爐都在密閉狀態(tài)下運行，全是用
電能，全爐其它的如材料運輸系統(tǒng)、原料成型系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等......不直
接屬于本發(fā)明之內(nèi)，所以在此不在多加說明。氧化鋁礦直接冶煉成金屬鋁的方法的冶煉爐分大、中、小型，大型年產(chǎn)1萬噸，中型年產(chǎn)量在5000噸，小型年產(chǎn)量在3000噸鋁。以上是本發(fā)明最優(yōu)選實例，是用電能高溫水蒸氣外，A碳電阻爐，B電中頻爐，都是以用石墨與耐高溫的石墨坩鍋。又都是用電能作為能源，在密閉狀態(tài)下，直接把精氧化鋁粉冶煉出精鋁、煤氣、爐渣和水蒸氣的冶煉爐，用此方法冶煉出有色輕金屬的鎂、鋁、鈣與重金屬的鉛、鋅、銅、錳、銻等有色與黑色金屬......，不管爐的容積大小與各種形態(tài)的變形爐都屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。 同時利用本專利技術(shù)中的電中頻爐冶煉出非金屬如人造花崗石、珍珠巖等……都在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用氧化鋁礦直接冶煉成精鋁方法，其特征是用電能、水煤氣和冶金焦炭把氧化鋁礦，一次性冶煉出鋁、煤氣和爐渣與水蒸氣的冶煉鋁法，包括步驟為，用制團機將攪拌后的氧化鋁粉和石油浙青混合物壓制成料球，Φ為25-40mm與焦碳塊按比例混合干燥后加入電中頻爐爐體(8)中，加以密閉，電中頻爐體放在爐體支座(34)上，燒水鍋爐(6)通水、 通過煤氣燃燒后產(chǎn)生水蒸氣，由水蒸氣管06)輸送到A碳電阻爐(7)內(nèi)，電阻爐內(nèi)有耐火磚⑷和石墨電極(5)砌成的爐腔，銅導電瓦(35)與銅導電線(3)和石墨碳磚電極(5)連接，并連接電弧變壓器⑵與控制屏⑴的電源，用電能把A碳電阻爐中的焦碳塊升溫由高溫溫度計(37)顯示出，880°C-120(TC以上，與水蒸氣產(chǎn)生分解反應，生成全水煤氣H2O蒸氣 +C = H2+C0，再由水煤氣管06)輸送入電中頻爐⑶的爐腔內(nèi)，A碳電阻爐，是由料斗02) 裝入的是焦碳塊，電中頻爐(8)的通水銅線圈(13)，由控制屏(1)的直流電正負極(15) 與它相連，組成回路，使用中頻電能把爐體中石墨坩鍋(1 的焦碳塊和料球升溫，溫度計 (37)上顯示到1000-1200°C，水煤氣中的氫氣，H2在高溫下去置換高溫料球中的氧化鋁中的氧元子，生成水蒸汽與液態(tài)鋁、爐渣和煤氣，液態(tài)出鋁管口由液態(tài)鋁管08)流出鑄成鋁錠， 爐渣由出渣口(30)定期排出，除塵器放在支架(36)上，水蒸氣、煤氣和粉塵一同被抽風機 (14)經(jīng)煙塵管、2 )抽入除塵器(11)內(nèi)，由水源進水管0 把水流入水龍頭04)噴水除塵，隔板的孔把煙塵和水多次混合后得到降溫除塵的效果，煤氣抽入煤氣柜(3 內(nèi)后由煤氣管(31)輸送到用戶，金屬鋁鑄錠后出廠成產(chǎn)品，
2.如權(quán)利要求1所述的一種氧化鋁礦直接冶煉成精鋁方法特征是水經(jīng)過進水管05) 流進燒水鍋爐(6)后，燃氣燃燒鍋爐管09)升溫到100°C以上成水蒸氣后又經(jīng)水蒸汽管 (26)輸送A碳電阻爐的底爐腔內(nèi)，
3.如權(quán)利要求2所述的一種氧化鋁礦直接冶煉成精鋁方法，其特征在于水蒸氣進入 A碳電阻爐后，電阻爐由鋼板(9)卷制成圓筒型，上由加碳斗(19)、蓋與閥門00)組成，預熱后的焦碳塊從碳斗(19)密閉式加入爐腔中，爐腔由耐火磚(4)和石墨電極(5)卷砌而成，外有保溫層(10)再外是鋼板(9)，石墨電極(5)與銅導電瓦(35)、銅導電線(3)、 電弧爐變壓器0)、控制屏(1)電源連接成一個通電體，當控制屏開關(guān)開起后，石墨電極(5) 與焦碳塊通電形成回路電流，使焦碳塊升溫到880°C -1100°C以上，水蒸氣與高溫赤熱碳層產(chǎn)生分解反應，生成全水煤氣H2O蒸氣+C = &+C0，全水煤氣經(jīng)煤氣管06)被輸送到電中頻爐⑶腔內(nèi)，
4.權(quán)利要求3所述，氧化鋁礦直接冶煉成精鋁方法，其特征在于水煤氣由進煤氣管 (26)送入電中頻爐(8)后，爐腔是用石墨坩鍋(12)外有抗氧化材料做成的保溫層(10)，外是中頻爐的扁型通水銅線圈(13)組成，外殼(16)是鋁做成的，上部是用鋼板(9)焊成的爐殼，用法蘭盤(18)與鋁爐殼(16)的法蘭盤(18)用螺栓(38)連接，中間加石棉板密封， 鋼爐殼(9)內(nèi)是耐火磚(4)砌在石墨坩鍋(12)之上，在上部是加料斗02)加料蓋與閥門00)組成，電力變壓器(3 與電源相連接后，低壓端與控制屏(1)相連接后，改變成直流中頻電源與電中頻爐銅線圈(13)組成回路后，電中頻爐的電流產(chǎn)生渦流使石墨坩鍋(12)發(fā)熱升溫到1200°C -1300°C再把熱傳導給坩鍋(12)內(nèi)的氧化鋁和碳同時升溫到 1000°C-120(rC以上，使料球中的氧化鋁礦中的氧原子被高溫的全水煤氣中氫原子置換出來，冶煉出液態(tài)精鋁，3H2+A1203 = 2A1+3H20(蒸氣)液體從爐底的液態(tài)出鋁管口 08)流出鑄成鋁錠成產(chǎn)品內(nèi)，水蒸氣、煙塵與煤氣由抽風機(14)經(jīng)煙塵管(XT)抽入水除塵器(11)除塵后，煤氣抽入煤氣柜(3 內(nèi)由進出煤氣管(31)輸出加以利用。
全文摘要
本發(fā)明中頻爐冶煉精鋁法是用精氧化鋁粉與小量石油瀝青混合壓制成料球和焦碳塊按比例加入電中頻爐石墨坩鍋內(nèi)，利用通電后的銅線圈產(chǎn)生渦流使坩鍋升溫到1300℃以上，再把熱能傳導給料球與碳塊升溫到1200℃以上后，再把A碳阻爐內(nèi)高溫焦碳塊(1000℃-1200℃)與水蒸氣分解成高溫(880℃-1100℃)全水煤氣(H2+CO)，輸入石墨坩鍋內(nèi)使高溫的氧化鋁與高溫氫氣產(chǎn)生還原反應，生成液態(tài)金屬鋁與水蒸氣，把液態(tài)鋁鑄錠成產(chǎn)品的，新型金屬鋁的冶煉方法。并且還是不用加多種氟鹽就能冶煉出鋁的新方法。
文檔編號C22B21/02GK102234726SQ20101016504
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者賴成章 申請人:賴成章