矿热炉原理与介绍

矿热炉的工作原理
矿热炉是一种用于提炼金属矿石的设备，它通过高温加热将金属矿石中的金属元素分离出来。

矿热炉的工作原理主要包括加热、矿石分解和金属提取三个过程。

矿热炉通过加热的方式使矿石达到高温状态。

矿热炉通常采用燃烧器或电加热器作为热源，将燃料或电能转化为热能，然后通过热能传递给矿石，使其升温。

矿石在高温下开始发生热化反应，使其中的结晶水、氢氧化物、碳酸盐等化合物分解，并释放出相应的气体或液体。

矿石在高温下发生分解反应，使金属元素从矿石中分离出来。

在分解过程中，矿石中的金属元素经过一系列的化学反应，与其他元素或化合物发生作用，形成金属氧化物、金属硫化物等化合物。

矿热炉中的高温环境有利于这些反应的进行，促使金属元素从矿石中转化为易于提取的化合物。

矿热炉通过物理或化学方法将金属元素从化合物中提取出来。

常用的提取方法包括冶炼、还原、浸出等。

冶炼是将金属化合物与熔剂一起加热，使金属熔化并分离出来。

还原是通过加入还原剂，使金属化合物中的金属元素还原为金属。

浸出是将金属化合物与溶剂接触，使金属元素溶解到溶液中。

总的来说，矿热炉的工作原理是将金属矿石加热至高温，使其中的
金属元素分解并转化为易于提取的化合物，最后通过提取方法将金属元素从化合物中分离出来。

矿热炉在矿石提炼中发挥着重要的作用，它不仅可以提高金属矿石的利用率，还可以减少对自然资源的消耗，具有重要的经济和环境意义。

一、引言矿热炉作为一种高温冶炼设备，广泛应用于金属冶炼、合金制造、金属回收等领域。

本文对矿热炉的运行进行了概述总结，旨在为相关从业人员提供参考。

二、矿热炉的组成及工作原理1. 矿热炉的组成矿热炉主要由炉体、电极、冷却系统、供电系统、控制系统等组成。

（1）炉体：炉体是矿热炉的主要部分，用于盛装原料和进行高温反应。

（2）电极：电极是矿热炉的热源，通过电流产生高温，使原料熔化。

（3）冷却系统：冷却系统用于冷却炉体、电极等高温部件，防止过热损坏。

（4）供电系统：供电系统为矿热炉提供所需电流，包括变压器、整流器、逆变器等设备。

（5）控制系统：控制系统用于调节矿热炉的运行参数，如电流、电压、温度等，保证炉内反应的稳定进行。

2. 工作原理矿热炉通过将电流通过电极输入炉体，使电极周围的原料产生高温熔化，从而实现金属的冶炼、合金制造或金属回收。

电流在炉体中的传导过程中，产生大量的热量，使炉内温度达到2000℃以上。

三、矿热炉的运行过程1. 加载：将原料、助熔剂等装入炉内。

2. 点火：接通电源，使电极产生高温，点燃炉内原料。

3. 熔化：在高温下，原料逐渐熔化，形成熔池。

4. 冶炼：通过调节电流、电压等参数，使炉内反应达到最佳状态，实现金属的冶炼、合金制造或金属回收。

5. 出炉：冶炼完成后，将熔融金属或合金从炉内取出。

6. 冷却：对炉体、电极等高温部件进行冷却，防止过热损坏。

7. 维护：定期对矿热炉进行检查、维修，确保设备正常运行。

四、矿热炉运行注意事项1. 严格按照操作规程进行操作，确保安全。

2. 定期检查设备，发现问题及时处理。

3. 保持炉内温度稳定，避免过热或温度过低。

4. 优化原料配比，提高冶炼效率。

5. 注意环境保护，降低有害气体排放。

五、总结矿热炉作为一种高温冶炼设备，在金属冶炼、合金制造、金属回收等领域具有广泛的应用。

通过对矿热炉的组成、工作原理、运行过程及注意事项进行概述总结，有助于提高矿热炉的运行效率，确保设备安全稳定运行。

发布时间：2011-4-27 10:04:46 浏览量：40【字体：大中小］矿热炉的基本原理、构造及部分参数矿热炉的基本原理、构造及部分参数（1 ）电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有很大差异。

这里是约值。

（二）: 结构特点矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。

主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。

根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70%是由短网系统产生的，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能决定了矿热炉的性能，正是由于这个原因，因此矿热炉的自然功率因数很难达到以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在〜之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20% 以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。

如果采取适当的手段，提高短网功率因数，可以达到以下的效果：(1)降低电耗5〜20%(2)提高产量5%〜1%以上。

从而给企业带来良好的经济效益，而投入的改造费用将可以在节约的电费中短期内收回。

三：方法及原理一般情况下为了解决矿热炉功率因数低下的问题，我国目前一般采用电容补偿的方式来解决，通常是在高压端进行无功补偿，但是由于高压端补偿不能解决三相平衡的问题，而且由于短网的感抗占整个系统感抗的70%以上，因此高压端补偿并没有达到降低短网系统感抗，提高短网功率因数。

增加变压器出力的目的，仅仅是对供电部门有意义。

因此目前也有部分单位在新建炉子上采取了高低压同时进行无功补偿的措施，来解决以上的问题，在短网端进行补偿能够大幅提高短网端的功率因数，降低电耗，针对炉变低压侧短网的大量无功消耗和不平衡性，兼顾有效提高功率因数而实施无功就地补偿技术改造，从技术上来讲是可靠、成熟的，从经济上来讲，投入和产出是成正比的。

一、矿热炉简介矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，亦称还原电炉或矿热电炉，电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉），熔炼冰镍、冰铜（见镍、铜），以及生产电石（碳化钙）等。

它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。

主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。

其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培石墨电极。

电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。

同时电石炉、黄磷炉等由于使用状况和工作状态相同，也可以归结在矿热炉内，但是由于黄磷炉的纯阻性负载情况，因此也有将黄磷炉归结到电阻炉的说法。

根据矿热炉的结构特点以及工作特点，短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在很大程度上决定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的70%以上，不论是高烟罩开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大，基于这个原因，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85 以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.6~0.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20％以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高。

因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。

如果采取适当的手段，提高短网功率因数，改善电极不平衡度，将可以达到：A、降低生产电耗3%〜6%; B、提高产品产量5%〜15%的效果，给企业带来良好的经济效益。

为了解决矿热炉自然功率因数低的问题，减少电网的损耗，提高供电质量，使功率因数达到0.9 以上;并且提高矿热炉的进线电压，使电炉的冶炼功率增大，目前国内外均采用大容量矿热炉加装无功补偿装置的方法，以提高矿热炉的功率因数，而投入的费用可以在创造的综合效益中短期内收回。

矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或锅及包车等），烧穿器等组成。

第二层（1）烟罩。

矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。

采用密闭式结构还可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。

（2）电极把持器。

大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。

大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。

（3）短网（4）铜瓦（5）电极壳（6）下料系统（7）倒炉机（8）排烟系统（9）水冷系统（10）矿热炉变压器（11）操作系统第三层（1）液压系统（2）电极压放装置（3）电极升降系统（4）钢平台（5）料斗及环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。

1.3短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。

其布置型式可分为正三角或倒三角。

不论那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。

水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。

中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。

运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。

1.4电极系统：电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。

在电极系统上我们采用了国际先进的德马克，南非PYROMET等技术，如采用悬挂油缸式的电极升降装置，能灵活、可靠、准确地调节电极的上、下位置。

矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体〔包括炉底支撑、炉壳、炉衬〕，出铁系统〔包括包或锅与包车等〕，烧穿器等组成。

第二层〔1〕烟罩。

矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。

采用密闭式结构还可把生产中产生的废气〔主要成分是一氧化碳〕收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。

〔2〕电极把持器。

大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。

大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。

〔3〕短网〔4〕铜瓦〔5〕电极壳〔6〕下料系统〔7〕倒炉机〔8〕排烟系统〔9〕水冷系统〔10〕矿热炉变压器〔11〕操作系统第三层〔1〕液压系统〔2〕电极压放装置〔3〕电极升降系统〔4〕钢平台〔5〕料斗与环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。

1.3短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦与其吊挂、固定联接等装置。

其布置型式可分为正三角或倒三角。

不论那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。

水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。

中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。

运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。

1.4电极系统：电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。

在电极系统上我们采用了国际先进的德马克，南非PYROMET等技术，如采用悬挂油缸式的电极升降装置，能灵活、可靠、准确地调节电极的上、下位置。

矿热炉的基本原理、构造及部分参数发布时间：2011-4-27 10:04:46 浏览量：40【字体：大中小］矿热炉的基本原理、构造及部分参数矿热炉的基本原理、构造及部分参数(1 )电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有很大差异。

这里是约值。

(二): 结构特点矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。

主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。

根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70 %是由短网系统产生的，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能决定了矿热炉的性能，正是由于这个原因，因此矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7〜0.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20 %以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。

如果采取适当的手段，提高短网功率因数，可以达到以下的效果：(1)降低电耗5〜20 %(2)提高产量5%~10 %以上。

从而给企业带来良好的经济效益，而投入的改造费用将可以在节约的电费中短期内收回。

三：方法及原理一般情况下为了解决矿热炉功率因数低下的问题，我国目前一般采用电容补偿的方式来解决，通常是在高压端进行无功补偿，但是由于高压端补偿不能解决三相平衡的问题，而且由于短网的感抗占整个系统感抗的70 %以上，因此高压端补偿并没有达到降低短网系统感抗，提高短网功率因数。

增加变压器出力的目的，仅仅是对供电部门有意义。

因此目前也有部分单位在新建炉子上采取了高低压同时进行无功补偿的措施，来解决以上的问题，在短网端进行补偿能够大幅提高短网端的功率因数，降低电耗，针对炉变低压侧短网的大量无功消耗和不平衡性，兼顾有效提高功率因数而实施无功就地补偿技术改造，从技术上来讲是可靠、成熟的，从经济上来讲，投入和产出是成正比的。

矿热炉的基本原理与构造一矿热炉的原理用途矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。

它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。

主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。

其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。

电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作用的一种工业电炉。

二矿热炉的结构特点矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。

主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。

矿热炉共分三层第一层为炉壳、炉衬、出铁系统、烧穿器等组成。

第二层（1）炉盖。

现代人型矿热炉人多数采用密闭式，具有密封炉盖。

采用这样的结构可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。

（2）电极夹持器。

人多数矿热炉都由三相供电，按正三角形对称位置布置在炉膛中间。

大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和沥青煤油拌合成的电极料，在电炉工作过程中自己培烧成的电极。

（3）短网（4）铜瓦（5）电极壳（6）下料系统（7）倒炉机（8）排烟系统（9）水冷系统（10）矿热炉变压器（11）操作系统第三层（1）液压系统（2）电极压放装置（3）电极升降系统（4）钢平台（5）料斗及环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等。

矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或锅及包车等），烧穿器等组成。

第二层（1）烟罩。

矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。

采用密闭式结构还可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。

（2）电极把持器。

大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。

大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。

（3）短网（4）铜瓦（5）电极壳（6）下料系统（7）倒炉机（8）排烟系统（9）水冷系统（10）矿热炉变压器（11）操作系统第三层（1）液压系统（2）电极压放装置（3）电极升降系统（4）钢平台（5）料斗及环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。

短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。

其布置型式可分为正三角或倒三角。

不论那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。

水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。

中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。

运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。

电极系统：电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。

在电极系统上我们采用了国际先进的德马克，南非PYROMET等技术，如采用悬挂油缸式的电极升降装置，能灵活、可靠、准确地调节电极的上、下位置。

矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体〔包括炉底支撑、炉壳、炉衬〕，出铁系统〔包括包或锅及包车等〕，烧穿器等组成。

第二层〔1〕烟罩。

矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩构造，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。

采用密闭式构造还可把生产中产生的废气〔主要成分是一氧化碳〕收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。

〔2〕电极把持器。

大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。

大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。

〔3〕短网〔4〕铜瓦〔5〕电极壳〔6〕下料系统〔7〕倒炉机〔8〕排烟系统〔9〕水冷系统〔10〕矿热炉变压器〔11〕操作系统第三层〔1〕液压系统〔2〕电极压放装置〔3〕电极升降系统〔4〕钢平台〔5〕料斗及环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等和耐热混凝土复合构造采用烟罩侧壁由金属构件立柱支撑并通水冷却，四周用耐火砖砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。

1.3短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。

其布置型式可分为正三角或倒三角。

不管那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。

水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。

中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。

运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。

1.4电极系统：电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。

矿热炉的冶金原理矿热炉生产的基本任务就是把金属等有用元素从矿石或氧化物中提取出来。

矿热炉生产过程中的化学反应主要是氧化物的还原反应，同时也有元素的氧化反应。

矿热炉生产的基本原理是基于选择性氧化还原反应热力学，其本质是所需元素的氧化物与还原剂反应生成所需元素和还原剂中主要元素的氧化物。

还原反应的通式矿热炉冶炼产品的品种十分繁杂，其冶炼方法也比较多样。

但从其根本上来说，矿热炉冶炼就是利用适当的还原剂，在一定温度范围内，从含有所需元素氧化物的矿石中还原出所需元素的氧化还原过程。

例如，冶炼电石、硅铁、高碳锰铁和高碳铬铁时，基本反应式分别为：CaO+3C=Ca C2+COSi O2+2C=Si+2COMnO+C=Mn+COCr2O3+3C=2Cr+3CO以上产品在矿热炉中用电热法生产，都是以碳作还原剂，碳分别夺取了氧化物CaO、Si O2、MnO、Cr2O3中的氧而生成CO，元素Ca、Si、Mn、Cr从各自的氧化物中被还原出来，组成化合物或适当的合金。

再如，冶炼中低碳锰铁和金属铬时，基本反应式分别为：2MnO+Si=2Mn+Si O2Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3此时则分别用Si和Al作还原剂，冶炼方法也不同。

生产中低碳锰铁用硅质还原剂，在精炼电炉中冶炼，采用电热法和金属热法；生产金属铬用铝质还原剂，在筒式炉中冶炼，采用金属热法。

尽管各种冶炼产品的生产方法不同、选用的还原剂性质不同，但其冶炼实质相同，可用一通式表达：yMe m O x+nxM=myMe+xM n O y（2-1）式中：Me m O x—矿石中含所需元素的氧化物；M—所用的还原剂；M e—所需提取的元素；M n O y—还原剂被氧化后生成的新的氧化物。

还原反应的通式意味着，还原剂M对氧的亲和力大于被还原金属对氧的亲和力，这就是金属氧化物还原的热力学条件。

由于各种元素在矿石中富集程度不同、存在状态不一样，冶炼过程就产生了区别。

如果石灰和硅、锰、铬矿中的有用元素含量较高、杂质含量少，可将其直接入炉冶炼；如果所用金属氧化物矿较贫且杂质多，则需富集后才能冶炼，例如锰铁比低而磷含量高的贫锰矿，必须先在高炉或电炉中冶炼，将矿石中的磷、铁还原成高磷生铁，使锰在炉渣中富集，用其生成的富锰渣代替部分或全部锰矿来进行锰合金的冶炼；还有一些矿石，其中有用元素的含量很低，则必须先经过选矿富集成精矿，对于多元素化合物共生矿还必须采用化学方法富集所需元素，然后才能用于冶炼生产；而有些多元素化合物共生矿例如钒钛磁铁矿则采取选择性还原进行冶炼生成或富集。

矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体〔包括炉底支撑、炉壳、炉衬〕，出铁系统〔包括包或锅及包车等〕，烧穿器等组成。

第二层〔1〕烟罩。

矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。

采用密闭式结构还可把生产中产生的废气〔主要成分是一氧化碳〕收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。

〔2〕电极把持器。

大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。

大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。

〔3〕短网〔4〕铜瓦〔5〕电极壳〔6〕下料系统〔7〕倒炉机〔8〕排烟系统〔9〕水冷系统〔10〕矿热炉变压器〔11〕操作系统第三层〔1〕液压系统〔2〕电极压放装置〔3〕电极升降系统〔4〕钢平台〔5〕料斗及环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。

1.3短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。

其布置型式可分为正三角或倒三角。

不管那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。

水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。

中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。

运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。

1.4电极系统：电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。

在电极系统上我们采用了国际先进的德马克，南非PYROMET等技术，如采用悬挂油缸式的电极升降装置，能灵活、可靠、准确地调节电极的上、下位置。

矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。

主要由炉壳，烟罩、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。

矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或锅及包车等），烧穿器等组成。

第二层（1）烟罩。

矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。

采用密闭式结构还可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。

（2）电极把持器。

大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。

大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。

（3）短网（4）铜瓦（5）电极壳（6）下料系统（7）倒炉机（8）排烟系统（9）水冷系统（10）矿热炉变压器（11）操作系统第三层（1）液压系统纤维板。

炉底碳砖厚度为800～1200㎜。

炉口采用碳化硅刚玉砖，流料槽采用水冷结构。

根据需要也可增加水冷炉门。

1.2矮烟罩采用全水冷结构或水冷骨架和耐热混凝土的复合结构。

其高度以满足设备维修的需要，全水冷结构采用水冷骨架、水冷盖板和水冷壁及水冷围板。

水冷骨架采用16～20#槽钢制成，三相电极周围内盖板采用无磁不锈钢板制成，外盖板及围板采用Q-235钢板XXX，并设有极心圆调整装置和三相电极水冷保护套和绝缘密封装置。

水冷骨架和耐热混凝土复合结构采用烟罩侧壁由金属构件立柱支撑并通水冷却，四周用耐火砖砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。

1.3短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。

其布置型式可分为正三角或倒三角。

矿热炉的构造原理矿热炉是一种用于冶炼金属矿石的设备，其构造原理可以分为燃烧系统、传热系统和冶炼系统三个方面。

首先，燃烧系统是矿热炉的核心部分，其作用是提供燃料和氧气来维持冶炼过程中的高温。

燃烧系统由燃料供给系统、空气供给系统和燃烧区组成。

在煤炭冶炼矿热炉中，燃料供给系统通过输送带将煤炭供给到炉底，然后通过燃料喷枪将煤炭喷入炉腔内。

而在矿石冶炼矿热炉中，一般采用燃气作为燃料，通过管道将燃气输送到燃烧区。

空气供给系统负责将氧气输送到燃烧区与燃料混合进行燃烧。

通常，使用鼓风机将外界的空气吹入矿热炉中，以增加氧气的含量，使燃烧更加充分。

燃烧区是矿热炉燃烧系统的主要区域，其中燃料与空气混合进行燃烧，并产生高温火焰。

燃烧区通常由燃料喷枪和鼓风口组成。

燃料喷枪将燃料喷入燃烧区，并通过喷嘴的设计使其与空气充分混合，以提高燃烧效率和火焰温度。

其次，传热系统是矿热炉的关键部分，其作用是将高温火焰产生的热能传递给矿石进行冶炼。

传热系统通常包括热风炉、内衬和传热面。

热风炉是矿热炉的预热装置，其作用是将外部的冷空气加热至高温后送入矿热炉，以提高炉内的燃烧温度。

热风炉通常由燃烧室、换热管和烟道组成。

燃烧室中的燃料燃烧产生的热能通过换热管传递给空气，使其加热。

矿热炉的内衬是由耐火材料构成的，其作用是保护炉体不受高温和腐蚀的影响，并减少热能的损失。

常用的内衬材料包括耐火砖和耐火浇筑料。

传热面用于将热能传递给矿石，在矿热炉内矿石与热风进行传热反应。

传热面通常由火焰通道、烟道和各种形状的炉排组成。

火焰通道是矿热炉中火焰的通道，烟道用于排出燃烧产生的废气。

炉排被用于支撑和分散矿石，以利于矿石与热风的传热。

最后，冶炼系统是矿热炉的矿石处理部分，其作用是将矿石在高温条件下发生化学反应，并分离出有用的金属。

冶炼系统通常包括进料、冶炼区和产物处理。

进料系统负责将矿石加入矿热炉进行冶炼。

矿石通常通过进料孔进入冶炼区，并沿着炉排逐渐下降，接触并与热风发生热化学反应。

一、矿热炉简介矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉,亦称还原电炉或矿热电炉,电极一端埋入料层,在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金见铁合金电炉,熔炼冰镍、冰铜见镍、铜,以及生产电石碳化钙等;它主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料;主要生产硅铁,锰铁,铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金,是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料;其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬,使用自培石墨电极;电极插入炉料进行埋弧操作,利用电弧的能量及电流通过炉料的因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属,陆续续加料,间歇式出铁渣,连续作业的一种工业电炉;同时电石炉、黄磷炉等由于使用状况和工作状态相同,也可以归结在矿热炉内,但是由于黄磷炉的纯阻性负载情况,因此也有将黄磷炉归结到电阻炉的说法;根据矿热炉的结构特点以及工作特点,短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上,而短网是一个大电流工作的系统,最大电流可以达到上万安培,因此短网的性能在很大程度上决定了矿热炉的性能,由于短网的感抗占整个系统的70%以上,不论是高烟罩开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大,基于这个原因,矿热炉的自然功率因数很难达到以上,绝大多数的炉子的自然功率因数都在~ 之间,较低的功率因数不仅使变压器的效率下降,消耗大量的无用功,浪费大量电能,且被电力部分加收额外的电力罚款,同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺,导致三相间的电力不平衡加大,最高不平衡度可以达到20％以上,这导致冶炼效率的低下,电费增高;因此提高短网的功率因数,降低电网不平衡就成了降低能耗,提高冶炼效率的有效手段;如果采取适当的手段,提高短网功率因数,改善电极不平衡度,将可以达到：A、降低生产电耗 3%～6％； B、提高产品产量 5%～15％的效果,给企业带来良好的经济效益;为了解决矿热炉自然功率因数低的问题,减少电网的损耗,提高供电质量,使功率因数达到以上；并且提高矿热炉的进线电压,使电炉的冶炼功率增大,目前国内外均采用大容量矿热炉加装无功补偿装置的方法,以提高矿热炉的功率因数,而投入的费用可以在创造的综合效益中短期内收回;四、矿热炉无功补偿的意义1、矿热炉耗能电路运行时消耗大量的有功功率,这部分有功功率转化为热能用以熔炼炉料;同时,电流从电源经线路、变压器、短网等电抗时还要消耗大量的无功功率;矿热炉本体可等效为一个非线性电阻,在运行中会出现三相不平衡和谐波等电能质量问题;2. 矿热炉对电能质量的影响电弧炉做为非线性及无规律负荷接入电网,将会对电网和其他负载产生一系列的不良影响,其中主要是：导致电网严重三相不平衡,产生负序电流、产生高次谐波、其中普遍存在如2、4次偶次谐波与3、5、7次等奇次谐波共存的状况,使电压畸变更趋复杂化,功率因素降低,在一个电网中,电压的改变会影响所有接于这个电网的负载,因此电弧炉对电网的影响可以称为电网的环境污染;必须采取技术措施进行抑制;当电弧炉功率大于电网短路功率的1/80时,通常需要考虑对电网的影响问题;但由于矿热炉供电系统的构成形式和冶炼的固有特性,电炉的自然功率因数只能达到～左右,要提高供电系统功率因数只能通过无功补偿方式实现;3. 矿热炉无功补偿的效果分析下面举例说明一下：例1：金昌水泥集团有限公司,54000KVA电石炉中压补偿和二次低压无功动态补偿采用二次低压无功补偿装置,补偿容量为22000kvar,补偿后功率因数≥;例2：兰州蓝星硅材料有限公司,27000KVA工业硅矿热炉无功动态补偿工程采用二次低压无功补偿装置,补偿容量为12600kvar,补偿后功率因数≥;通过以上分析,电炉变压器安装无功补偿装置可以很大改善炉变的运行环境,改善电压质量,延长设备的使用寿命,减少设备日常维护,且具有提高产品质量,增加产量,减少投资等效果;五、矿热炉无功补偿的方式矿热炉的无功补偿方式可分为：高压或中压并联补偿,二次低压补偿,高压或中压与低压的混合补偿,纵向补偿;1. 高压、中压并联补偿矿热炉变压器高压侧电压一般为10KV、35KV、或110KV,高压补偿是在矿热炉的10KV、35KV、或110KV电网侧加装高压补偿装置实施高压电力无功功率补偿,达到提高功率因数和改善运行参数的目的,在技术、配置和运行经验等各方面均已成熟;它可以降低一次供电网路损耗,提高功率因数,但从根本上解决矿热炉能耗高和产量低的问题是无能为力的,因其只能解决功率因数问题,对其他运行指标帮助不大,故投入回报较低;中压补偿,即利用变压器的中压线圈补偿;中压并联补偿的作用与高压补偿差不多,中压并联补偿主要是解决电炉变压器的高压侧电压太高不易补偿的问题．即采用中压并联电容补偿;该种补偿同样解决不了电炉变压器低压线圈的出力问题;该装置将补偿电容并接于电炉变压器的中压侧,就地安装在电炉变压器附近;一般电炉变压器的中压电压选择6 kV、l0 kV或35 kV等电压等级以便于中压并联电容补偿;同高压电容补偿一样,能够解决因功率因数低而被加收电费力率调整费的问题;在入炉功率相同的情况下,并联电容补偿装置投运后．电炉变压器高、中压线圈电流减少,低压电流不变,因而变压器的负载损耗降低;但因变压器的负载损耗低压线圈占很大比例;因而此时的变压器总负载损耗下降幅度不是很大．因补偿前后低压线圈电流没有改变,因而入炉功率变化不大,产量也变化不大;因高压电流减少,低压电压略有上升但幅值不大;此种补偿装置通常就地安装在电炉变压器附近,采用高压断路器控制投运或切除,运行可靠、故障率低、维护简单;技术简单成熟．投入回报相对较低;2. 二次低压补偿矿热炉二次低压无功动态补偿装置是在矿热炉的短网末端,利用现代控制技术和短网技术将大容量、大电流的超低压电力电容器组接入矿热炉二次侧的无功补偿装置;大量无功电流将直接经低压电容器回路流转,从而不再经过补偿点前的短网、变压器及供电网路,在提高功率因数的同时,提高变压器的有功输出率,降低变压器、短网的无功消耗;该装置不仅是就地补偿原理的最好体现,还可以使矿热炉的功率因数在以上运行、降低短网和一次侧的无功消耗、消除5次、7次谐波、调平三相功率、提高变压器的输出能力;使矿热炉的功率中心和炉膛中心相重合,使钳锅扩大,热量集中,提高炉面温度,使反应加快,达到提高产品质量,增产的目的; 矿热炉二次低压动态无功功率补偿技术,无论在提高功率因数还是在增产、改善指标的效果上,都有着高压补偿无法比拟的优势;属可靠、成熟技术;3. 高压或中压与低压的混合补偿如图8所示,该种补偿不仅是就地补偿原理的最好体现,还可以使矿热炉的功率因数在以上运行、降低短网和一次侧的无功消耗、消除5次、7次谐波、调平三相功率、提高变压器的输出能力; 控制的设计重点采用分相动态补偿,使三相功率不平衡度下降,达到三相功率相等,使电炉的功率中心和炉膛中心相重合,使钳锅扩大,热量集中,提高炉面温度,使反应加快,达到提高产品质量,降耗和增产的目的; 矿热炉中压和低压混合的动态无功功率补偿装置补偿技术,无论在提高功率因数、吸收谐波,还是在增产降耗、改善指标的效果上,都有着和高压补偿或单独的低压无功补偿无法比拟的优势;属可靠、成熟技术;。