[发明专利]一种大功率电弧炉生产电熔镁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及菱镁矿冶炼技术，尤其涉及一种大功率电弧炉生产电熔镁的方法。

背景技术

中国是世界上菱镁矿资源较为丰富的国家之一，而且分布比较集中，其中辽宁省菱镁矿储量丰富，占全国总量的85％，居全国首位。我国的菱镁产业现已发展成为独具特色的资源性优势产业，年产各种镁砂及制品1500万吨，产量居世界首位。以菱镁矿为原料熔炼的电熔镁砂在镁质材料产业中也具有举足轻重的地位，是许多镁质材料的基础原料，对材料的性能有决定性的影响。

我国菱镁矿熔炼工艺仍停留在国际上个世纪七、八十年代甚至更低的水平，生产方式原始粗放。电熔镁砂的主要生产设备为电弧炉，目前国内生产电熔镁的电弧炉功率都在2000kVA以下，普遍使用的是1500kVA。小功率的电熔镁炉冶炼时间短，不利于杂质排出，同时产成品率低，吨产品能耗高。

此外，由于相应的技术和装备落后，菱镁矿熔炼工艺还存在以下问题：熔炼炉运行参数对产品量和质量的影响缺乏了解。例如，影响电熔镁砂能耗、产品质量以及熔炼过程的因素除了由变压器输出的二次电压和二次电流之外，电极圆直径、原料的充填密度和埋弧深度、熔池大小与深度等也具有十分重要的影响。目前的现行熔炼工艺并没有综合考虑这些因素的影响，也没有考虑这些因素的交互作用。此外菱镁矿加料和布料方式也亟待研究。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有电弧炉生产电熔镁的方法成品率低、能耗高的问题，提出一种大功率电弧炉生产电熔镁的方法，以实现步骤简单、易行，成品率高、能耗低的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大功率电弧炉生产电熔镁的方法，包括将菱镁矿石或菱镁矿粉球团置于电弧炉中熔炼得到电熔镁砂，所述电弧炉的炉体颈高比(直径与高度的比值)为0.8-1.2，所述电弧炉功率大于等于3000KVA，优选的所述电弧炉功率大于等于3000KVA，小于等于5000KVA；所述菱镁矿石或菱镁矿粉球团的进料方式为电弧炉边式进料，辅以电弧炉顶式进料；所述电弧炉电极提升采用升降交替法提升。

进一步地，所述电弧炉炉体颈高比为0.9-1.1，优选为1。

进一步地，所述边式进料和顶式进料的物料质量比为7～9：1，优选为8：1。

进一步地，所述菱镁矿石或菱镁矿粉球团粒度为50-80mm，优选为60-70mm。

进一步地，所述电弧炉的电极采用高功率石墨电极。

进一步地，所述菱镁矿石或菱镁矿粉球团的投料深度为0.3-0.8m，所述投料深度为投料的厚度，优选为0.3-0.5m。

进一步地，所述升降交替法提升为将电极逐根提升，现有冶炼通常采用三根电极同时工作，在提升时交替提升，即一根一根提升。

进一步地，所述电弧炉冶炼过程中平均电流为15000A-25000A。

进一步地，所述电弧炉冶炼过程中平均电流为18000A-23000A。

本发明大功率电弧炉生产电熔镁的方法步骤简单、科学，与现有技术相比较具有以下优点：

(1)、本发明采用了功率大于等于3000kVA的大功率电弧炉，在菱镁矿熔炼炉的生产过程中，电弧功率主要起熔化物料的作用，电弧功率越大，物料熔化的速度越快，以实现节能环保，提高成品率7-10％。

(2)、本发明电熔镁砂熔炼工艺符合电熔镁砂熔炼过程的内在规律，为实现大功率熔炼，需配备特定设备状态和投料方法：

电弧炉炉体径高比越小，电熔镁砂的产量越高；冶炼的排杂过程是提高产品质量的重要环节，当电弧炉炉体径高比较小时，排杂中的杂质向下迁移会造成底部熔池排杂后的电熔镁重新吸收杂质，从而降低电熔镁砂的质量，即电弧炉炉体径高比越小，电熔镁砂的质量越低。本发明对电熔镁砂产量与质量进行平衡，尤其使用低品位原料矿石时，为保证产品质量，电弧炉炉体直径和高度趋近相同。

菱镁矿冶炼过程中产生的大量的二氧化碳气体需及时排除，以免造成喷炉。但排气时会有大量热量随之排除，造成能源浪费。菱镁矿冶炼过程中原矿粒度决定了排气空隙量，布料方式决定了料层的均匀度，投料深度决定了料层的厚度，三者共同作用使排气速率与放热速率匹配最佳。本发明公开了最佳的原矿粒度、布料方式和投料深度，以使冶炼过程产生的二氧化碳气体能及时排除，避免喷炉的发生。

本分发明电弧炉冶炼过程中平均电流为15000A-25000A，在电弧炉内熔池形成后，需要维持一定的能量注入效率，使熔池不断扩大、杂质不断向熔池外迁移，因此要使电流稳定且维持一定强度。

本发明电极为石墨电极，该电极材质能满足冶炼时间、冶炼强度和负载功率的要求。