[发明专利]一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法

说明书

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法。根据相似相溶原理，冶炼时选择使用满足此发明要求的富镁红土镍矿，同时采用镁质耐火材料炉壁结构。根据渣与镍铁合金熔点不同、密度不同、炉内熔冶分层不同的特点。采用温差法在没有水冷壁冷却的状态下，利用镍铁合金熔点低于渣熔点的特点，通过操作先让设计渣线以下炉壁温度低于渣的熔点，然后将渣层下降到设计渣线以下，炉壁与接触炉壁的渣形成大于100℃的温差，此时炉渣与炉内设计渣线以下的炉壁镁质耐火材料熔融后凝固结合；形成由冶炼原料产生的富镁炉渣固化粘挂形成的富镁耐高温炉壁保护层；此发明降低了投资成本、延长了红土镍矿冶炼矿热电炉炉壁寿命。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法。

背景技术

目前氧化型红土镍矿(主要成份为硅、镁、铁、镍的氧化物)的冶炼，主要采用的是矿热电炉，矿热电炉一般为圆筒形，炉体中间采用三根直径约1米的电极通电加热炉内矿物，冶炼温度一般为1300-1700℃(附图2)。其炉壁耐火材料一般采用氧化铝、碳硅、氧化镁等材质的耐火材料。由于矿热炉内电极的升级及涡流会搅动高密度、高温的熔融镍铁合金，镍铁合金对炉壁形成侵蚀、撞击、冲刷等损耗，使得炉壁减薄，监控不当就会造成炉内高温熔融渣和铁穿破炉壁外冒，造成严重生产事故。目前炉壁的耐火材料寿命各个工厂均不一致，短的几个月，长的3年左右就得更换耐材，平均寿命约为2年，更换一次炉体耐火材料停产时间约为2个月，直径18米圆筒形矿热电炉为例，炉壁耐火材料成本约为2500吨合1500万元/台次，低炉壁寿命不但增加了企业成本，更换过程中还造成了大量的废砖及粉尘污染。

发明内容

发明的目的：为了提供效果更好的一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁，其特征在于，在镍铁矿热炉炉壁上包含由冶炼原料形成的硅镁型炉渣固化粘挂形成的硅镁型耐高温炉壁保护层；镍铁冶炼矿热炉炉壁结构从内到外依次为高温炉壁保护层、镁砖、保温镁砂、硅酸铝纤维棉、钢壳。

本发明进一步技术方案在于，所述的镁砖的砌筑厚度为0.8-2米,炉壁镁砖氧化镁质量份数大于等于95％.。

本发明进一步技术方案在于，所述的炉体炉壁整体结构呈类圆筒形。

一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁的挂渣方法：其特征在于，将干燥后的红土镍矿和还原剂(兰炭)混合后，通过炉顶加料仓加入矿热电炉还原熔分冶炼。当炉内温度达到1450℃以上时，红土镍矿熔炼成液态，渣和镍铁合金在设计渣线处呈分离两层状态，由于渣(主要成分时硅和镁)的密度小(约2-3吨/立方米)，镍铁合金的密度大(约7-8吨/立方米)，在高温熔融状态下，镍铁合金处于炉子底部，渣则浮在镍铁合金上面。根据实践经验，高密度的镍铁合金由于炉内电极的搅拌，会形成涡流冲刷炉壁(炉墙)，使得炉壁逐渐减薄，从而不得不停炉检修。本发明的特点是，当初次监控发现炉壁厚度有大于35MM的侵蚀、磨损、熔损后，通过控制矿热电炉电极升降到镍铁合金层或渣层，进一步控制镍铁合金层和渣层的供电功率(主要是控制电压和电流)，从而控制了两个不同层面的熔冶温度，我们采用低铁温、高渣温的温差操作方法：首先将铁水镍铁合金液面升高到矿热炉内设计渣线层以上(见图2)，然后将铁水镍铁合金温度降低到最低熔点1450℃左右，同时将渣温升高到1600℃以上，维持15-60分钟。

一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁的挂渣方法，其特征在于，挂渣过程中铁水镍铁合金温度为1450-1550℃，渣温1550-1680℃。