專利名稱：一種密閉式還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種密閉式還原爐涉及一種金屬冶煉用爐子，具體地說涉及一種高鈦渣冶煉中用的固相還原爐。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的金屬冶 煉中，特別是高鈦渣冶煉中將煤粉與鈦精礦粉按比例混和造球烘干后裝入冶煉爐升溫，在高溫熔融狀態(tài)下對其中的鈣、鐵、鎂、鋅、鋁等金屬氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)，目前國內(nèi)大多采用電爐冶煉工藝，此工藝是通過三根石墨電極，對爐池中的鈦精礦粉進(jìn)行聞溫溶煉反應(yīng)，石墨電解在欽精礦中廣生短路行成聞溫溶煉欽精礦，加入混合欽精礦碳粉在高溫熔煉下產(chǎn)生還原反應(yīng)3C+2Fe203 = 4Fe+3C02，C+ MgO =高溫=Mg + CO，C+CaO=Ca+C0 ;現(xiàn)有技術(shù)中的各種爐子在還原過程中有以下缺點(diǎn)—、爐腔未密閉,還原后的Mg、Ca等金屬與空氣中的氧反應(yīng)又生成Mg0、Ca0等氧化物，故此反應(yīng)在不密閉環(huán)境下導(dǎo)致材料和能源的浪費(fèi)，產(chǎn)品的品質(zhì)也下降。二、當(dāng)鈦精礦里的Fe203、Mg0、Ca0等氧化物質(zhì)與碳反應(yīng)后生成大量的CO2氣體從爐底往上排氣形成噴渣，爐壁掛渣，導(dǎo)致翻渣結(jié)殼、經(jīng)常塌料，不得不搗爐，生產(chǎn)環(huán)境也十分惡劣。三、設(shè)備中感性負(fù)載較多，自然功率因數(shù)較低，電流波動大。四、在冶煉前要進(jìn)行壓球、干燥等冶煉前的準(zhǔn)備。五、石墨電解消耗為噸高鈦渣27kg左右。總之現(xiàn)有工藝存在著爐況不穩(wěn)、翻渣結(jié)殼、經(jīng)常塌料、電流波動大、勞動條件差、飛揚(yáng)損失嚴(yán)重、電耗高、收率低、污染嚴(yán)重、熱輻射聞、操作環(huán)境惡劣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有爐子在金屬冶煉中特別是高鈦渣冶煉中所導(dǎo)致的上述缺點(diǎn)，采用密閉的爐腔中加入礦石粉末，電阻帶加熱升溫，通入還原性氣體，使固相狀態(tài)的礦石粉末中的金屬氧化物在密閉的環(huán)境下進(jìn)行還原反應(yīng)。技術(shù)方案一種密閉式還原爐包括爐壁和爐腔，爐壁上有進(jìn)料口、排氣管、出料口與爐腔聯(lián)通，進(jìn)料口上有進(jìn)料口閥門，排氣管上有排氣管閥門，出料口上有出料口閥門，爐腔中分布有電阻發(fā)熱帶和還原氣體輸送管，還原氣體輸送管穿過爐壁與爐壁外的還原氣體輸送管相連接，爐壁外的還原氣體輸送管上有還原氣體輸氣管閥門，電阻發(fā)熱帶穿過緊密地嵌在爐壁中的高溫陶瓷絕緣管與外接電源相連，電阻發(fā)熱帶表層有耐高溫絕緣涂層。位于爐腔內(nèi)的還原氣體輸送管面對爐底方向的管壁上均勻分布有還原氣體通氣□。爐壁內(nèi)層采用3IOS不銹鋼板。蒸汽輸送管采用310S不銹鋼管。電阻發(fā)熱帶在爐腔中與爐底平行/或垂直均勻分布。[0014]爐壁中間保溫隔熱層采用耐高溫陶瓷纖維板。有益效果用本實(shí)用新型所述爐子對礦石粉末中的金屬氧化物進(jìn)行還原時因?yàn)樵诠虘B(tài)下還原，還原溫度低，無噴渣，也就不翻渣結(jié)殼、塌料，不需搗爐，生產(chǎn)環(huán)境有很大改善。在冶煉前不需進(jìn)行壓球、干燥等冶煉前的準(zhǔn)備，也無石墨電極損耗。還原過程中爐腔與空氣隔絕，還原后的Mg、Ca等金屬不再生成Mg0、Ca0等氧化物。采用電阻帶升溫，電阻發(fā)熱帶(104，204)表層有高溫絕緣涂層，電流負(fù)載不受爐腔內(nèi)的礦渣及其還原情況的影響，所以電流負(fù)載穩(wěn)定，電損低。電阻發(fā)熱帶在爐腔中與爐底平行/或垂直均勻分布，電阻發(fā)熱帶與礦粉緊密接觸加熱，升溫快，受熱均勻，爐腔內(nèi)的溫度容易控制。


圖I是還原爐縱截面正投影示意圖，其中101-爐壁外層，102-爐壁 中間保溫隔熱層，103-爐壁內(nèi)層，104-電阻發(fā)熱帶，105-高溫陶瓷絕緣管，106-還原氣體輸氣管，107-出料口，108-出料口閥門，109-排氣管，110-排氣管閥門，111-進(jìn)料口，112-進(jìn)料口閥門。圖2是還原爐橫截面正投影示意圖，其中201-爐壁外層，202-爐壁中間保溫隔熱層，203-爐壁06-還原氣體輸氣管，213-內(nèi)層，204-電阻發(fā)熱帶，205-高溫陶瓷絕緣管，2還原氣體輸氣管閥門。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :一種密閉式還原爐的爐壁(101，102，103，201，202，203)內(nèi)為爐腔，爐壁上有進(jìn)料口(111)、排氣管(109)、出料口(107)與爐腔聯(lián)通，進(jìn)料口(111)上有進(jìn)料口閥門(112)，排氣管(109)上有排氣管閥門(110)，出料口(107)上有出料口閥門(108)，爐腔中分布有電阻發(fā)熱帶(104，204)和還原氣體輸送管(106，206)，還原氣體輸送管(106，206)穿過爐壁，電阻發(fā)熱帶(104，204)通過高溫陶瓷絕緣管(105，205)與外接電源相連。實(shí)施例2 :高溫陶瓷絕緣管(105，205)緊密地嵌在爐壁(101，102，103，201，202，203)中。實(shí)施例3 :電阻發(fā)熱帶(104，204)表層有高溫陶瓷絕緣涂層。實(shí)施例4 :爐壁(101，102，103，201，202，203)包括爐壁外層(101，201 )、爐壁中間保溫隔熱層(102，202)和爐壁內(nèi)層(103，203)。實(shí)施例5 :爐壁外層(101，201)采用普通鋼板，爐壁中間保溫隔熱層(102，202)采用耐高溫陶瓷纖維板.實(shí)施例6 :爐壁內(nèi)層(103，203)采用310S耐高溫不銹鋼板。[0023] 310S不銹鋼是奧氏體鉻鎳不銹鋼，具有很好的抗氧化性、耐腐蝕性，因?yàn)檩^高百分比的鉻和鎳，使得擁有好得多蠕變強(qiáng)度，在高溫下能持續(xù)作業(yè)，具有良好的耐高溫性。因鎳(Ni)、鉻(Cr)含量高，具有良好耐氧化、耐腐蝕、耐酸堿、耐高溫性能，耐高溫鋼管專用于制造電熱爐管等場合，奧氏體型不銹鋼中增加碳的含量后，由于其固溶強(qiáng)化作用使強(qiáng)度得到提高，奧氏體型不銹鋼的化學(xué)成分特性是以鉻、鎳為基礎(chǔ)添加鑰、鎢、鈮和鈦等元素，由于其組織為面心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下有高的強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度。爐壁內(nèi)層(103，203)采用310S不銹鋼可承受較高壓強(qiáng)。實(shí)施例7 :蒸汽輸送管采用3IOS不銹鋼材質(zhì)。[0029]實(shí)施例8 :—種密閉式還原爐可用于高鈦渣生產(chǎn)過程中對鈦精礦里含有的其他金屬氧化物的還原打開進(jìn)料口閥門(112)從上端進(jìn)料口( 111)將欽精礦粉末加入爐腔中，關(guān)閉進(jìn)料口閥門(112)啟動電源，使電阻發(fā)熱帶(104，204)發(fā)熱，爐腔內(nèi)的溫度升至950°C以上，不超過1050°C時，打開還原氣體輸氣管閥門(213).輸入還原氣體H2和/或CO，調(diào)節(jié)還原氣體輸氣管閥門(213)和排氣管閥門(110)使?fàn)t內(nèi)壓強(qiáng)升至I公斤 2公斤/平方厘米，調(diào)節(jié)輸入電能使?fàn)t腔內(nèi)的溫度維持在950°C 10500C，持續(xù)35-45分鐘，待鈦精礦充分還原后打開出料口閥門(108)從出料口( 107)輸送管道輸入到高溫熔煉爐繼續(xù)進(jìn)行冶煉。(其化學(xué)反應(yīng)方程式為3H2+Fe203=高溫=2Fe+3H20 ；3C0+ Fe2O3=高溫=2Fe+3C02 ； H2+S=加熱=H2S ；C0+Mg0 =高溫=Mg+C02 ； H2+ MgO =加熱=H20+Mg ；C0+CaO = Ca+C02 ； H2+ CaO =高溫=H2CHCa )。實(shí)施例9 :位于爐腔內(nèi)的還原氣體輸送管(106，206)面對爐底方向的管壁上均勻分布有還原氣體通氣口，保證還原氣體均勻輸入爐腔。實(shí)施例10 :爐壁外的還原氣體輸送管(106, 206)上有還原氣體輸氣管閥門(213),用于控制還原氣體的輸入和對輸入氣體流量的調(diào)節(jié)。實(shí)施例11 :溫度傳感器安裝的爐腔頂部，溫度傳感器嵌在爐壁(頂)中的耐高溫陶瓷管中，感應(yīng)探頭伸入爐腔內(nèi)，與爐壁外的電源、顯示器相連接。實(shí)施例12 :電阻發(fā)熱帶表層的耐高溫絕緣涂層應(yīng)選用能耐1100攝氏度以上高溫的絕緣材料。實(shí)施例13 電阻發(fā)熱帶表層的耐高溫絕緣涂層為耐高溫陶瓷絕緣涂層。實(shí)施例12 電阻發(fā)熱帶上海產(chǎn)ocr27AI7Mo2電阻發(fā)熱帶可耐溫度1200攝氏度耐高溫涂料XZ-TOOI，耐溫度1200攝氏度，短時可耐1500攝氏度。
權(quán)利要求1.一種密閉式還原爐，包括爐壁(101，102，103，201，202，203)和爐腔，其特征在于爐壁上有進(jìn)料口( 111 )、排氣管(109 )、出料口( 107 )與爐腔聯(lián)通，進(jìn)料口( 111)上有進(jìn)料口閥門(112)，排氣管(109)上有排氣管閥門(110)，出料口(107)上有出料口閥門(108)，爐腔中分布有電阻發(fā)熱帶(104，204)和還原氣體輸送管(106，206)，還原氣體輸送管(106，206)穿過爐壁與爐壁外的還原氣體輸送管相連接，爐壁外的還原氣體輸送管上有還原氣體輸氣管閥門(213)，電阻發(fā)熱帶(104，204)穿過緊密地嵌在爐壁(101，102，103，201，202，203)中的高溫陶瓷絕緣管(105，205)與外接電源相連，電阻發(fā)熱帶(104，204)表層有耐高溫絕緣涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種密閉式還原爐，其特征在于位于爐腔內(nèi)的還原氣體輸送管(106，206)面對爐底方向的管壁上均勻分布有還原氣體通氣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種密閉式還原爐，其特征在于爐壁(101，102，103，201，202,203)包括爐壁外層(101，201)、爐壁中間保溫隔熱層(102，202)和爐壁內(nèi)層(103，203)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種密閉式還原爐，其特征在于電阻發(fā)熱帶(104，204)在爐腔中與爐底平行/或垂直均勻分布。
專利摘要一種密閉式還原爐包括爐壁和爐腔，爐壁上有進(jìn)料口、排氣管、出料口與爐腔聯(lián)通，進(jìn)料口上有進(jìn)料口閥門，排氣管上有排氣管閥門，出料口上有出料口閥門，爐腔中分布有電阻發(fā)熱帶和還原氣體輸送管，還原氣體輸送管穿過爐壁與爐壁外的還原氣體輸送管相連接，爐壁外的還原氣體輸送管上有還原氣體輸氣管閥門，電阻發(fā)熱帶穿過緊密地嵌在爐壁中的高溫陶瓷絕緣管與外接電源相連，電阻發(fā)熱帶表層有高溫陶瓷絕緣涂層;在高鈦渣生產(chǎn)中用于對鈦精礦的還原;用所述爐子對礦石粉末中的金屬氧化物進(jìn)行還原時還原溫度低，無噴渣，不翻渣結(jié)殼，生產(chǎn)環(huán)境有很大改善,無石墨電極損耗,電損低,爐腔內(nèi)的溫度容易控制。
文檔編號C22B5/16GK202519316SQ20122018602
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:四川綠冶科技有限責(zé)任公司