埋弧还原电炉

铁合金生产一些常见知识简介1、矿热炉和精炼炉的区别？以及各自的优缺点？铁合金的生产方法，按照使用设备的不同，可分为电炉法、高炉法、炉外法、转炉法、及真空电阻炉法。

电炉法又分为矿热炉法和精炼炉法。

矿热炉是矿石加热还原电炉的简称。

矿热炉法是以碳作还原剂还原矿石生产铁合金的一种工艺方法。

其生产过程是，将炉料连续加入炉内，并将电极插埋于炉料中，依靠电弧和电流通过炉料而产生的电弧热和电阻热，进行埋弧还原冶炼操作，熔化还原产生的金属和熔渣集聚在炉底，并通过出铁口定时出铁出渣。

生产过程是连续进行的。

用此方法生产的品种主要有硅铁、硅钙合金、工业硅、高碳锰铁、硅锰合金、高碳铬铁、硅铬合金、镍铁等。

精炼炉法又称为电弧炉法，其原意是指将初级铁合金用电弧炉进行精炼降低杂质元素而得到精炼铁合金产品的一种工艺方法，一般是用硅（硅质合金）、铝等作还原剂生产含碳量低的铁合金产品，依靠电弧热、硅氧或铝氧反应热进行冶炼，炉料从炉顶或炉门加入炉内，整个冶炼过程分为引弧、加料、熔化、精炼和出铁等五道工序。

生产过程是间歇进行的，即每炉一个循环。

主要生产的品种有：中、低碳锰铁，中、低、微碳铬铁，钒铁等。

我公司用精炼炉生产镍铁，严格地说不是一个精炼过程，而是一种电碳热熔分冶炼工艺，只是沿用了传统铁合金生产精炼炉法的称谓而已。

矿热炉法和精炼炉法的主要特点和差别：A矿热炉设备较复杂，而精炼炉设备相对较简单；B生产工艺流程方面，矿热炉是连续进行的，而精炼炉法是间歇进行的；C操作控制方面，矿热炉相对较难，而精炼炉相对较为容易；D在铁合金生产领域，矿热炉法较易实现大型化规模化，而精炼炉法则受到局限；E矿热炉生产效率较高，而精炼炉生产效率相对较低；F矿热炉一般使用自焙电极，电极插入炉料较深，为埋弧操作，而精炼炉一般使用石墨电极，电极插入炉料较浅，为遮弧操作；G就我公司目前镍铁生产而言，精炼炉产品P、S杂质含量可控制得较低，且已实现矿石热装，从而电耗较低，而矿热炉使用烧结矿，没有热装，电耗较高，环境控制较难，这在广西金源公司采用的回转窑加矿热炉工艺后将会有根本的改变。

7 铁合金生产铁合金是指一种或一种以上的金属或非金属元素与铁组成的合金，它主要用作炼钢的脱氧剂和合金元素的添加剂。

例如锰铁是锰与铁的合金，硅铁是硅与铁的合金，硅钙合金是硅与钙组成的合金。

钢铁工业中习惯上把炼钢用的中间合金(不论含铁与否)，都叫做铁合金。

由于铁合金的生产工艺比纯金属的制取过程简单，而且又具有比纯金属熔点低、体密大(指体密小的金属如钛、硼等)的优点，有利于炼钢过程中脱氧和合金化的进行。

因此，炼钢脱氧和添加合金元素多以铁合金形式加入。

7.1 铁合金生产概述7.1.1 铁合金的用途(1)用作脱氧剂。

炼钢是用氧化方法去除铁液中的碳、磷等杂质。

在完成这些氧化的任务后，同时钢液中也吸收了氧，如果这些氧存在在钢中就会大大地降低钢的性能。

因此需要添加一些与氧结合力比较强，且其脱氧产物又能顺利从钢液中排除，从而使钢液中的氧含量降低的元素。

这个过程叫做钢的脱氧。

用于脱氧的元素或合金叫做脱氧剂。

常用的脱氧剂有锰、硅、铝等。

这些元素多以铁合金Fe-Mn、Fe-Si和Al等形式加入钢液中。

元素与氧的结合能力越强，在钢中含氧量愈高，其脱氧效果也就越好。

(2)用作合金剂。

合金元素不但能降低钢中杂质的含量．而且还能调整钢的化学成分。

用于调整钢的化学成分使钢合金化的元素或合金叫做合金剂，常用的合金元素有硅、锰、铬、钼、钒、钛、钨、钴、硼、铌等。

不同的合金元素和不同的合金元素含量的钢钟具有不同的特性和用途。

铁合金的产量、品种和质量，直接影响着钢铁工业的发展，其用量一般占钢产量的2%～3％左右。

(3)用于铸造工业，改善铸造工艺和铸件性能。

改变铸铁和铸钢性能的措施之一是改变铸件的凝固条件，在浇铸前加入某些铁合金作为晶核孕育剂，形成晶粒中心，使形成的石墨变得细小分散，晶粒细化，从而提高铸件的性能。

(4)用作还原剂。

硅铁可作为生产钼铁、钒铁等其他铁合金的还原剂；硅铬合金、锰硅合金可分别作为生产中低碳铬铁、中低碳锰铁的还原剂。

高碳铬铁合金渣骨料与常规人工骨料性能比较研究摘要：本文以水工混凝土相关规范将合金渣作为骨料进行检测，将合金渣与常规人工骨料进行物理性能、化学性能及其他化学性能进行比较研究，确定合金渣作为骨料运用的可行性，验证合金渣作为骨料应用于水工混凝土的可行性试验研究，以供参考。

关键词：合金渣骨料人工骨料材料性能比较一、前言高碳铬铁合金渣（以下简称合金渣）是采用埋弧电炉还原法生产高碳铬合金时排出的熔体，经渣盘凝固、自然冷却，机械破碎或跳汰法选别含铬矿物后产生的。

外观上，合金渣绝大部分呈灰黑色，极少量为铁锈红色或紫红色。

由于是在自然条件下冷却，大部分颗料表面形成了不同程度的孔状结构，但质地非常坚硬，合理的利用可有效提高铬铁废渣资源利用率，防止因大量废渣对生态环境造成的污染，具有广阔应用前景。

二、高碳铬铁合金渣骨料与常规人工骨料的物理性能研究本次研究采用的骨料分别为四川省乐山市金口河区鑫河有限公司生产的高碳铬铁合金渣和四川省乐山市金口河区枕头坝一级水电站砂石筛分系统生产的玄武岩人工骨料，合金渣和玄武岩骨料均采用水工混凝土用骨料的的标准进行制备。

通过对量种骨料的比较试验，人工骨料的饱和面干表观密度2700 kg/m3 ～2770kg/m3 之间，，吸水率为0.49%～1.6 kg/m3 之间，，堆积密度在1400 kg/m3～1680kg/m3 之间，超逊径最大为8.0%，含泥量最大值为0.4%，针片状最大值为8%，泥块含量为0%，压碎指标为4.3%。

铬矿渣的饱和面干表观密度2620kg/m3 ～3140kg/m3 之间，，吸水率为1.30%～1.46 kg/m3 之间，，堆积密度在1340kg/m3～1610kg/m3 之间，超逊径最大为8.0%，含泥量最大值为0.3%，针片状最大值为1%，泥块含量为0%，压碎指标为12.3%。

人工砂的细度模数为2.69，合金渣的细度模数为2.36。

对照《水工混凝土施工规范》技术标准要求结合以上试验数据结果进行分析：1）两种砂颗粒级配基本一致，合金渣砂饱和面干表观密度明显比常规骨料大得多，其它指标均与人工砂相差不大，都满足水工混凝土用骨料技术要求。

铬铁一、矿热炉高碳铬铁的生产方式有电炉法、竖炉（高炉）法、等离子法和熔融还原法。

竖炉法此刻只生产低铬合金（Cr<30％），较高铬含量（例如Cr>60％）的竖炉法生产工艺尚处在研究阶段；后两种方式是正在探索中的新兴工艺；因此，绝大多数的商品高碳铬铁和再制铬铁均采用电炉（矿热炉）法生产。

电炉冶炼具有以下特点：（1）电炉利用电这种最清洁的能源。

其他能源如煤、焦炭、原油、天然气等都不可避免地将伴生的杂质元素带入冶金进程。

只有采用电炉才能生产最清洁的合金。

（2）电是唯一能取得任意高温条件的能源。

（3）电炉容易实现还原、精炼、氮化等各类冶金反映要求的氧分压、氮分压等热力学条件。

主要技术参数按照生产的品种和年产量，首先肯定炉用变压器的额定容量，选择变压器的类型（三相或三台单相）、工作电压和工作电流。

然后肯定电炉的几何参数，包括电极直径，电极极心圆直径（或电极中心距），炉膛直径，炉膛深度，护壳直径，炉完高度等。

所有这些参数，通常采用经验公式计算，并参照国内外生产实践进行选定。

部份冶炼高碳铬铁的还原电炉主要技术参数列于表1。

表1 部份还原电炉主要技术参数变压器容量/KVA使用电压/V电极直径/mm极心圆直径/mm炉膛直径/mm炉膛深度/mm2700 500 1150 2800 1700 8000 138 870 2250 6500 2700 9000 900 2300-2500 4500 2100 12500 158 **** ****-2500 4900 210012500 120-168?19级1020 2600±50 6000 230025000 220 1300 3300 7700 2500组成结构埋弧式还原电炉由炉体、供电系统、电极系统、烟罩（或炉盖）、加料系统、检测和控制系统、水冷却系统等组成。

二、工艺流程原料的选取冶炼高碳烙铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。

其中焦炭和硅石作为还原剂。

铁合金冶炼相关术语1 原料处理2 冶炼工艺3 矿热炉设备4 铁合金浇注1 原料处理1.1 铬矿预还原工艺SRC process以回转窑对铬矿球团进行预还原，在矿热炉中将预还原球团还原熔炼成高碳铬铁的工艺。

1.2 奥图泰烧结工艺Outotec process利用封闭电炉废气烧结铬矿球团，球团热装入矿热炉进行还原冶炼的工艺。

2 冶炼工艺2.1 坩埚区crater电极把大电流输送到炉内，在电极末端所产生的电弧使电能转换成热能。

由于电弧发出的热很集中而形成一个高温反应区，这一电弧作用区通常称为“坩埚区”。

2.2 坩埚空腔cavity矿热电炉由于电弧作用形成坩埚区，坩埚区内炉料与熔池之间无炉料、无熔渣的区间称为“坩埚空腔”。

2.3 操作功率operating load电炉实际运行时的有功功率。

2.4 捣炉stocking在高硅合金冶炼中，挑翻炉内粘结层的炉料和料面烧结区，改善料面透气性的操作。

2.5 电极压放electrode slipping冶炼过程中，由于电极的耗损，需要每隔一定时间或根据炉况将电极向下压放一定的长度，以维持电极工作端长度的操作。

2.6 电极倒拔electrode hoist电极通过抱闸整体向上提起。

2.7 炉料透气性permeability of the burden炉料在一定条件下允许透过气流的能力。

2.8 贫化depletion,impoverishment调控温度、气氛或添加试剂，使液相或熔融相中有价成分含量降低的过程。

2.9 回转窑-电炉工艺RK-EF process回转窑一电炉还原熔炼工艺（RKEF）是目前红土镍矿冶炼镍铁普遍采用的一种火法冶炼工艺流程，技术可靠、成熟，具有较高的技术经济优势。

该工艺主要分为几个工序：干燥、焙烧（预还原）、电炉熔炼和精炼。

2.10 合成渣氧化精炼oxidizing refining process采用铁精矿（含菱铁矿）、铁鳞、石英砂、石灰、白云石、萤石及硼砂等合成炉渣进行硅铁的脱铝与脱钙，得到高纯硅铁的冶炼方法。

硅锰合金：（1）概念：硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。

硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂，又是生产中，低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。

硅锰合金可在大、中、小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼。

（2）硅锰在国内西南地区较多，云南、贵州、广西、湖南。

生产硅锰合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭等。

（3）常见牌号：FeMn68Si18 FeMn65Si17 FeMn60Si14（4）原料：锰矿、富锰渣、焦炭、硅石、石灰等.1、硅锰合金的用途：硅锰合金主要是作为钢铁生产的脱氧剂和合金剂的中间料，同时也是中低碳锰铁生产的主要原料2、硅锰合金的生产方法：硅锰合金都是在矿热炉中用炭同时还原锰矿石（包括富锰渣）和硅石中的氧化锰和二氧化硅而炼制生产的。

3、硅锰合金性能：块状、有银光泽、比重6.0-6.4。

锰矿：储量主要集中在南非、莫桑比克、澳大利亚、俄罗斯、缅甸、加蓬等国，我国的锰矿产地是辽宁、湖南、四川、广西等地区，但是因为品位低，所以每年需要从国外进口大量高品位锰矿搭配使用。

（5）炉锰矿石品位应在30％以上，国内都是贫锰矿，需进口一些富锰矿（大于30％）主要从巴西、加蓬、澳大利亚等国家。

据不完全统计，锰矿品位每降低1％，硅锰合金电耗升高135KWh。

尽可能提高入炉锰矿石的品位，是提高锰回收率、降低电耗，改善其他各项指标的重要手段。

对于硅石的要求：SiO2>97%,P2O5<0.02%,粒度10-40mm,不带泥土及杂物。

对于焦炭的要求：固定碳>84％，灰分<;14％，焦炭粒度，一般中小电炉使用3-13mm，大电炉使用5-25mm。

锰硅合金按锰、硅及其杂质含量的不同，分为8个牌号，其化学成分如下表：牌号化学成份/%Mn Si C P SⅠⅡⅢ≤FeMn64Si27 60.0～67.0 25.0～28.0 0.5 0.10 0.15 0.25 0.04FeMn67Si23 63.0～70.0 22.0～25.0 0.7 0.10 0.15 0.25 0.04FeMn68Si22 65.0～72.0 20.0～23.0 1.2 0.10 0.15 0.25 0.04FeMn64Si23 60.0～67.0 20.0～25.0 1.2 0.10 0.15 0.25 0.04FeMn68Si18 65.0～72.0 17.0～22.0 1.8 0.10 0.15 0.25 0.04FeMn64Si18 60.0～67.0 17.0～20.0 1.8 0.10 0.15 0.25 0.04FeMn68Si16 65.0～72.0 14.0～17.0 2.5 0.10 0.15 0.25 0.04FeMn64Si16 60.0～67.0 14.0～17.0 2.5 0.20 0.25 0.30 0.05电弧烧穿器(electricaltapper)生产铁合金的埋弧还原电炉利用电弧烧开出铁口的专用设备，叹称电弧开口机。

引用矿热炉的基本原理、构造及部分参数引用ycmsol 的矿热炉的基本原理、构造及部分参数摘要:本文就矿热炉短网实施无功就地补偿的增产及降耗从理论上作出了阐述,指出了实施短网无功就地补偿应注意的相关技术问题，阐明了中国冶金设备总公司矿热炉短网无功就地补偿设备的特点。

关键词:矿热炉短网无功就地补偿一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。

矿热炉主要类别、用途工业余热是指钢铁、石化、建材、有色金属的工业生产线中产生的大量余热。

而余热发电技术就是指利用企业的高品位热量进行回收，并集中转化为电力供企业自用的技术。

我国一直将利用余热发电作为节能降耗、实现循环发展的重要措施之一，给予了大力支持，目前我国的余热发电技术应用领域不断扩大，但在铁合金、电石里领域中，烟气余热以及其他余热综合回收发电技术仍比较欠缺。

日前，矿热炉余热回收利用发电技术方案研讨会在京召开，来自国家能源办、钢铁研究总院、国家发改委以及各行业协会的领导和专家共同讨论了由西安瑞驰能源工程技术有限公司开发，针对铁合金、电石等领域的余热发电技术。

铁合金、电石等领域的余热回收发电由于量大面广，一直不为大家重视，该技术填补了这一空缺，提高了余热回收率，降低了成本。

当前，节能减排已成为我国的基本国策，而铁合金行业又正是典型的高能耗行业，在这一行业里推广余热回收发电技术有利于降低企业能耗，提高能源利用效率。

不久前国家三部委发文取消了高耗能企业的优惠电价，对铁合金行业的电价优惠，自2007年10月20日起全部取消。

在用电成本增加的情况下，铁合金企业余热回收发电项目的投资回收期将进一步缩短，该项技术将会有更好的发展前景。

硅铁创建时间：2008-08-02硅铁(ferrosilicon)铁和硅组成的铁合金。

炼钢用作脱氧剂与合金剂。

铸铁中用作脱氧剂与变性剂。

选矿工业用作加重剂，焊条用作涂料，铁合金工业用作还原剂。

硅铁品种，按照含硅量划分，如FeSi90(含87％～95％Si)，FeSi75(含72％～80％Si)，FeSi65(含63％～68％)，FeSi45(含40％～47％Si)，．FeSil5(含14％～20％si)等。

根据不同用途对杂质Al、Ca、S、P、C、Mn、Cr等另有规定。

以硅铁为基组成的复合合金品种很多，重要的有镁硅铁，用作生产球墨铸铁的球化剂；铝硅铁，用作炼钢脱氧剂等。

简史1858年谢泼德(Shepard)在陨石中发现成分为87.28％Fe，11.01％Si的金属，并建议起名硅铁。

1810年瑞典人贝采利乌斯(J．J．Brezelius)在锻工炉内用铁屑、石英石和松木炭冶炼出含2.2％～9.3％Si的5种硅铁。

根据戴维斯(E．J．Davis)和盖特(A．D．Gate)的报导，美国于1872年在格洛比(Globe)钢铁公司的高炉生产6％～16％si的硅铁。

1875年普尔塞尔(A．Pourcel)在泰尔努瓦的高炉内，炼得含10％～18％si的硅铁。

1899年迪夏尔莫(DuCholmol)在美国威尔逊铝公司的霍尔库姆罗克厂的电炉冶炼出25％～50％Si的硅铁，并获得美国专利。

以后由电弧炉取代高炉生产硅铁，并以生产75％Si与50％Si两种硅铁为主。

20世纪50年代以前，中国重庆用电炉试生产硅铁，鞍山在400～1200kVA电炉中生产硅铁。

1952年抚顺铝厂开始用6000kVA电炉生产75％Si的硅铁。

1956年吉林铁合金厂开始用12500kVA电炉生产45％Si的硅铁，以后又生产：FeSi75。

性质硅和铁的二元相图见图1。

硅和铁组成Fe3Si、Fe5Si3、FeSi、FeSi2等化合物。

75硅铁(FeSi75)熔化温度范围为1300～1330℃，45硅铁(FeSi45)熔化温度范围为1250～1360℃。

不锈钢及铬系产品之间的关系以铬和铁为主要成分的铁合金。

是钢铁工业用的主要合金剂之一，除了主成分铬与铁外还含有碳、硅、硫、磷等杂质。

铬铁含铬55％～75％，按含碳量分为高碳(4％～10％C)、中碳(0.5％～4％C)、低碳(>0.15％～0.5％C)和微碳(≤0.15％C)铬铁。

高碳铬铁又称碳素铬铁，中、低、微碳铬铁又称精炼铬铁。

一种用低铬铁比的铬矿生产的高碳铬铁，含Cr50％～55％称为炉料级铬铁，还有含N2％～10％的含氮铬铁作为氮合金剂使用，又称氮化铬铁。

1821年贝尔蒂尔(P．Berthier)在坩埚内加热木炭、氧化铬与氧化铁的混合物生产铬铁。

这种方法一直使用到1857年弗雷迈(E．C．Fremy)用塔斯马尼亚(Tasmania)铁铬矿，在高炉内冶炼，得到含7％～8％Cr的塔斯马尼亚生铁。

1870～1880年间，高炉生产的铬铁含30％～40％Cr，10％～20％C。

穆瓦桑(H．Moissan)对电炉冶炼铁合金做了许多工作，并于1893年发表了在电炉内还原铬矿生产含67％～71％Cr，4％～6％C高碳铬铁的报道。

用电炉取代高炉冶炼高碳铬铁是一个重大进步。

1886年奥德斯杰纳(E．G．()delstjerna)描述了瑞典用电炉生产含70％Cr高碳铬铁的情况。

贝克特(F．M．Becket)及其合作者从1906年至1940年间，开展硅还原铬矿生产低碳铬铁的工艺。

在500kW单相双电极电炉(炉产量400kg)至1 2000kw三相电炉(炉产量10t)内试验和生产，以满足生产不锈钢的需要。

1920年左右瑞典特乐尔赫坦铁合金厂制订了三步法生产低碳铬铁工艺。

即电硅热法，亦称瑞典法。

1939年波伦(R．Perrin)获得了用液态硅铬铁合金与铬矿一石灰熔体反应，生产低碳铬铁专利。

通称波伦法，也称热兑法。

这一方法经过不断改进，已成为生产低碳铬铁的主要方法。

1949年埃拉斯姆斯(H．Erasmus)取得了真空固态脱碳法生产C0.01％的低碳铬铁的专利。