硅钼棒电热元件是一种以二硅化钼为基础制成的耐高温、抗氧化、低老化的电阻发热元件。在高温氧化性气氛下使用时，表面生成一层光亮致密的石英（SiO2）玻璃膜，能够保护硅钼棒内层不再氧化，因此硅钼棒元件具有独特的高温抗氧化性。硅钼棒，分子式：MoSi2 【理化性能】 密度：5.5～5.6g/cm3 抗弯强度：15MPa(20℃) 维氏硬度(HV)：570kg/mm2 气孔率：7.4% 吸水率：1.2% 热伸长率：4% 辐射系数：0.7～0.8(800～2000℃)根据加热设备装置的结构、工作气氛和温度，对电热元件的表面负荷进行正确地选择，是硅钼棒电热元件的使用寿命的关键。硅钼棒电热元件产品广泛应用于冶金、炼钢、玻璃、陶瓷、耐火材料、晶体、电子元器件、半导体材料的研究、生产制造等领域，特别是对于高性能精密陶瓷、高等级人工晶体、精密结构 金属 陶瓷、玻璃纤维、光导纤维及高级合金钢的生产。硅钼棒中的硅是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上IVA族的类 金属 元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。硅钼棒中的硅名称的由来，来自拉丁文的silex,silicis，意思为燧石（火石）。 民国初期，学者原将此元素译为“硅”而令其读为“xi（圭旁确可读xi音，如畦字）”（又，“硅”字本为“砉”字之异体，读huo）。然而在当时的时空下，由于拼音方案尚未推广普及，一般大众多误读为gui。由于化学元素译词除中国原有命名者，多用音译，化学学会注意到此问题，于是又创 “矽”字避免误读。台湾沿用“矽”字至今。 1787年，拉瓦锡首次发现硅存在于岩石中。然而在1800年，戴维将其错认为一种化合物。1811年，盖-吕萨克和Thénard可能已经通过将单质钾和四氟化硅混合加热的方法制备了不纯的无定形硅。1823年，硅首次作为一种元素被贝采利乌斯发现，并于一年后提炼出了无定形硅，其方法与盖-吕萨克使用的方法大致相同。他随后还用反复清洗的方法将单质硅提纯。硅钼棒在氧化气氛下、最高使用温度为1800℃，硅钼棒电热元件的电阻随着温度升高而迅速增加，当温度不变时电阻值稳定。在正常情况下元件电阻不随使用时间的长短而发生变化，因此，新旧硅钼棒电热元件可以混合使用。

生产交流单相单、双极串联两用电渣炉结构合理，配置优化，有独特的短网单、双极大电流转换开关 ， 操作方便 ， 维护简单 ， 运行稳定可靠。可实现化渣、单级冶炼、双级冶炼。其结构形式有：1. 双臂交替单工位 ( 结晶器固定 2. 双臂交替单工位 ( 结晶器底台车移动 等。传动方式有： 1. 液压传动 ( 升降、旋转、电极夹持、底台车移动、开关油缸 。 2 机械传动 ( 球形丝杠升降、悬臂伸缩、悬臂旋转、手动夹紧 。控制系统： 液压为电液伺伏系统，机械为变频调速。规格有： 0.5t 、 1t 、 1.5t 、 3t 、 5t 、 10t 、 15t 、 20t 等。变压器类型： 无载有级调压、带载有级调压、带载无级调压、 T 型变压器等。变压器功率和调压级数需根据工艺要求、电渣坯截面直径尺寸商定。此类型电渣炉已在实际生产过程中产生较高的生产效率和良好的经济效益。

电炉处理再生含铅质料是先进的工艺。电炉熔炼与鼓风炉熔炼处理废铅蓄电池及再生烧结质料比较，明显的长处是焦耗低。往炉猜中参加的焦炭量只确保炉中进行复原反响的需求。这样，使用空气焚烧焦炭已无必要，成果，生成的烟气少了，削减了炉尘的排出量和烟气净化的费用。电炉熔炼时，大大削减了热丢失，既随废气又随废渣的热丢失将削减60%。  图1  鼓风炉复原熔炼铅烧结块、再生质料和返料的工艺流程图  图2  鼓风炉熔炼废铅蓄电池的工艺流程图     电池法将含铅再生质料处理成铅锑合金的工艺是由全苏有色金属科研设计院等单位研发的。工业规划的苏打复原电熔炼法在列宁诺戈尔斯克铅厂首要选用。此法的特点是在熔炼再生物料时增加苏打、石灰石和含铁物料等熔剂，直接出产契合全苏标准的铅锑合金。     在电炉出产铅锑合金时，熔炼进程中一起进行铅硫酸盐和氧化物同苏打（或许苏打-硫酸盐混合物）及炉料的其它氧化物组分和碳复原剂交互反响。     炉料在电炉的复原环境中熔化并发生出液相；粗铅散布在炉子的下部；冰铜-炉渣的熔体呈较轻相，构成熔体上部。     在电炉中进行的氧化-复原进程的反响进程归结如下：炉猜中有铅的氧化物和硫酸盐化合物，在加热时，它们与固态碳和在碳酸钠存在的条件下发作效果；铅的氧化物、硫酸盐和硅酸盐与铅和钠的硫化物发作效果。[next]     在固相中进行的流程反响进程可用以下流程和反响式表明： Pb＋CO→PbO·CO吸离→PbCO2吸离→Pb＋CO2         (1)           PbO·SiO2＋CO→PbO·SiO2·CO吸离→Pb·SiO2·CO2吸离→Bb＋SiO2＋CO2     (2)          2PbO·SiO2＋CO→2PbO·SiO2·CO吸离→Pb＋Pb·SiO2·CO2→2Pb＋SiO2＋2CO2   (3) C＋CO2→C＋CO2吸离→CO·CO→2CO     (4)  PbO＋Na2CO3＋C→Pb＋Na2O＋CO2＋CO   (5) PbSO4＋Na2CO3＋3C→Pb＋Na2S＋3CO2＋CO         (6) PbSO4＋2C→PbS＋2CO2       (203) Sb2O3＋3CO→Sb2O3·3CO吸离→2Sb＋3CO2      (7)     与氧化铅基本上是在液相中按下列反响相互效果： Na2S＋3PbO→3Pb＋Na2O＋SO2            (8) Na2S＋3(2PbO·SiO2)→6Pb＋Na2O＋SO2＋3SiO2＋1.5O2    (9) Na2S＋3(Pb·SiO2)→3Pb＋Na2O＋SO2＋3SiO2    (10)     必定数量的氯化物跟着返尘进入炉料。氯化物与硫酸钠在有碳存在的条件下按下列反响相互效果： PbCl2＋Na2CO3＋C→Pb＋2NaCl＋CO2＋CO   (11) 废钢是炉料的必要的组分，确保硫化铅和硫化锑与铁复原反响的进行： PbS＋Fe←→Pb＋FeS       (12) Sb2S3＋3Fe←→2Sb＋3FeS      (13)     冰铜熔体由未进行反响的硫化铅、硫化铁和硫化钢组成。熔体的渣组分由无矿岩的组分（SiO2、CaO、Al2O3）在与碳酸钠相互效果下构成： Na2CO3＋nSiO2←→Na2O·nSiO2＋CO2          (14) Na2SO4＋nSiO2←→Na2O·nSiO2＋SO3          (15) mNa2O·nSiO2＋CaO←→mNa2O·CaO·nSiO2    (16)     由于再生质猜中无矿岩石的组分含量不高，故单相渣未构成，而成为冰铜-渣熔体的成分。     熔炼产品的分化彻底取决于它的物理学性质。钠质硅酸盐渣熔体溶解极少量的铅和锑，因而熔炼时金属随硫化物渣熔体的丢失不大。铅和锑的化合物在钠质硅酸盐渣熔体中的的溶解度列于表1。 表1  铅和锑的化合物在钠质硅酸盐渣熔体中的溶解表渣的成分（%）温度（℃）铅和锑化合物的平衡浓度（%）PbPbSSbSb2S2SiO2  36.39000.030.270.091.35Na2O  39.510000.0380.290.0092.40CaO  24.212000.039—0.009—SiO2  26.29000.0780.280.211.85Na2O  45.010000.1000.290.193.80CaO  20.311000.16———FeO  20.012000.181.30——SiO2  37.49000.0250.200.303.0Na2O  32.410000.035——3.1CaO  20.311000.035——3.4FeO  9.9          铅和锑的平衡浓度跟着含这两种金属硫化物的体系中温度的升高而增大。二氧化硅含量增高则下降了平衡浓度，往渣体系中参加氧化铁则进步铅的平衡浓度。     熔炼产品的定性别离，考虑到铅和锑两种金属及其渣熔体的硫化物，经过调理炉膛深度而成为可能。依据熔体温度差确保铅、锑、铜的硫化物的熔析，并有用地与冰铜体交互反响。     电熔炼进程的技能指标定于渣熔体的粘度和电导率。二氧化硅含量的进步和渣中氧化钙和含量的下降使渣的粘度增大并使其出炉困难。此外，二氧化硅的含量增高还下降了电导率。[next]     下面列出渣熔体的粘度和电导率与温度的相关联系（SiO231.0%、Na2O35.25%、CaO8.75%、FeO29%）： 温度（℃）            750    900    950    1000    1050   1100   1150   1200 粘度（帕·秒）          84    36    24    14    11    80    5.9    3.4 电导率（西·厘米－1）     0.76    1.11    1.61   1.91   —   —   —   —    在工业实践中，对再生铅质料以苏打复原进程进行过电炉熔炼，生成含有SiO228～42%、Na2O28～40%、CaO15～24%、FeO10～20%的冰铜-渣熔体。这样的成分确保得到贫铅的冰铜-渣溶体并进步了铅和锑的回收率。     电炉熔炼的实践   按工艺流程图（图3）将再生质料用电热法处理成含锑的铅。再生质料应契合ГOCT1639～78的要求。用来电炉熔炼的再生质料有：铅和含锑的铅的废料、废铅蓄电池、铅渣、铅泥、拆解蓄铅蓄电池的金属产品。含铅物料的化学成分列于表2。  图3  电炉熔炼含铅再生质料的工艺流程图 表2  电炉熔炼的含铅物料的化学成分（%）物料PbSbCuSAsSnFeSiO2其它废铅块料97.0～99.00.25～0.5——————0.5～2.75含锑的铅废料及块料90.0～95.00.25～0.5————5.0—1.5～4.5废铅蓄电池73.5～88.51.2～4.13.4～3.63.2～7.00.02～0.010.01—1.0～2.01.6～19.2废铅蓄电池崩溃后的金属产品90.0～92.53.0～4.00.20.6～0.880.010.01——3.9～6.4     电炉熔炼成铅锑合金工艺对再生质料的备料提出高要求，这些要求在于要细心进行下列工序：检验、分选、崩溃、熔炼前的预备。在一年的冰冷期间，质料必定要枯燥，剩余水分不超越4%。     在一家工厂里用电炉熔炼的炉料100%是再生质料（铅含量不低于75%）。再生质料总量的4～6%是碳酸钠，1.5～2.0%是石灰石，2～3是铁屑，5～8%是冶金焦炭。焦碳的配比依据熔炼面上发生的厚度为50～100毫米的固定层核算而定。[next]     依据出产下列成分的冰铜-渣熔体的需求来断定炉料成分：Pb3～5%，Fe全23～30%。Cu1.2～3.0%，S12～15%，Na17～20%，SiO27～9%，CaO12～14%，其它7.3～16.0%。渣-冰铜中SiO2的含量在7～9%的水平上，并限于随焦碳灰、铅渣和废铅蓄电池渣棉中的填料而进入。     用板式进料器或许螺旋进料器把炉料装入炉内，送到均匀散布的渣面上，而不构成斜坡。     炉料进入熔体后，开端进行金属的复原反响和生成渣-冰铜熔体的反响。在4～4.5小时内周期性地装入和熔炼炉料。在这个时期，装入炉内27～32吨炉料和返料（尘粒和难熔浮渣）。     熔炼进程在三相三电极电炉里进行了（图4），电极直径为0.3米。电炉的参数如下： 电炉的功率（千伏安）                   2300 炉料的单位出产率（吨／米2·昼夜）      9.8 每吨炉料电极耗费（吨）            0.0096～0.011 每吨炉料耗电量（千瓦小时）            600～650 炉底面积（米2）                    7.37 熔炼区电炉的尺度（米）  图4  熔炼含铅再生质料的电炉 a-纵剖面；δ-横剖面 宽           1.86 长           3.96 烟气区电炉的尺度（米） 宽                2.1 长                4.2     炉内坚持必要的温度，既考虑到电流经过渣熔体时放出热量，也由于电极和炉料间发生电弧辐射热。     电流经过三根石墨电极进入电炉作业空间，电极终端深化到渣熔体180～450毫米处。     炉膛内的热交换依托渣熔体的对流搅动而得到确保。一起，熔体中的热场适当不均匀。在接近炉壁的当地，电极区确保有最高温度1250～1300℃，在炉底区温度为1000℃，而在炉底（床）温度下降到700℃。温度的不均匀决议了炉料装入的次序。大部分炉料约90%装入接近电极的空间，而少部分（10～15%）装入比较接近炉子的边上。熔池到达1.3～1.4米水平后，开端装入铁屑。熔池温度应不低于1200～1300℃。沉积后，出产出熔炼产品。粗铅放入容积0.7米3的浇包送入精粹车间。渣-冰铜熔体注入钢锭子模，冷却、分隔并入库。熔炼产品的产出率如下：粗铅73～76%，渣-冰铜12～16%，烟气5～7%，碱浮渣0.3%。     下面列出电炉熔炼的技能经济指标： 再生质料               100 苏打（占质料的%）        5.5 石灰石                  1.5 废铁                    2.9 焦炭                    3.8 质料单位熔炼量（吨／米2·昼夜）         8.3 熔炼产品的产出率（占质料的%） 粗含锑铅                           74.0 渣-冰铜                            13.0 碱浮渣                             0.3 在制品蓄电池合金中的回收率（%）     铅                   94.2 锑                   89.0 在渣-冰铜熔体中的回收率（%） 铅                       0.65 锑                       2.10 每吨质料耗费的电极（千克）           13.0 电能耗费（千瓦小时／吨质料）           600 温度（℃） 炉膛内                              1500 炉顶                                 900 出产出的铅                           860 炉顶下的负压（千帕）                 3.0     电热苏打-复原进程是直接出产具有铅和锑回收率高的铅锑合金的有用办法。一起，从质料的综合使用来看，该工艺不能确保充沛提取固若金汤和锡。铜随渣-冰铜的丢失约为91%，锡的丢失约为8～10%。

1)采用镁质材料筑炉，在筑炉过程中要配好粘合剂并控制用量;捣打时，每一层铺料厚度为40—60mm，并用风镐捣打紧密，捣打完扒毛后，方可铺料捣打下一层;在烘炉过程中要把水分烘干。 2)采用炭砖筑炉，改炭砖平放为竖放，并在炭砖中部打眼用小石墨电极连接成整体，砖缝用炭质材料填充，同时用风镐捣打紧密。 3)在筑炉时，两个出铁口要有一定高差，生产前期使用高位出铁口，当炉底侵蚀到一定程度时使用低位出铁口。 4)控制配碳量和提高二次人炉电压，控制电极下插深度，防止炉底侵蚀。 5)控制好渣型，尤其是渣中的FeO含量，其既影响渣的导电性，又影响渣的熔点，最终影响镍的回收率。 6)镍矿在人炉前需要预先经过干燥脱水，在干燥和预热时控制好配碳量和水分，有利于减少翻渣事故发生，同时也有利于因翻渣引起的电极事故。 7)电极压放时，要勤放、少放;有条件的也可改用炭素电极或石墨电极。  8)加强冶炼操作，勤观查，勤调节。

一、铜锍     不同铜锍品位及其组成见表1。 表1  不同铜锍品位及其组成，%序号CuFeSO211057.6625.86.5422049.3225.35.383304124.84.2144032.6824.33.0254528.51242.4965024.823.31.9076016.2123.090.7     注：本表资料系按X·K阿维齐祥算出的理论组成。     铜锍品位与原料中Cu/S有关。铜锍品位以40%～45%为适宜。品位过高时，铜锍中常含有一些金属（特别是加还原剂熔炼时）。铜锍品位高达55％以上时，会在炉底形成钢-铁合金，这种合金含硫低于5%，铜、铁含量在90%以上。近年来云冶铜锍品位与原料中Cu/S之关系见表2。 表2  云冶铜锍品位与原料中Cu/S之关系年份198119821983198419851986198719881989199019911992采样中Cu/S1.411.321.221.321.361.231.331.331.291.371.471.63铜锍品位，%47.0446.2344.594142.2343.2844.0943.3145.1041.9242.8442.38     云冶生产初期，原料中Cu/S较高，铜锍品位亦较高。近年来，原料中Cu/S基本稳定在1.2～1.3，铜锍品位稳定在42%～45%。     小型工厂，铜锍品位可以根据吹炼设备情况适当调整。     铜锍对金的捕集率为95%～97%，银为92%～97%。     铜锍具有良好的导电性，它受铜锍成分和温度的影响波动很大，液态铜锍的导电率一般为100～200Ω-1 ·cm-1，约为液态渣的400～800倍。     云冶铜锍化学成分见表3。 表3  云冶铜锍化学成分，%生产时间CuFeS渣Cu/铜锍Cu投产至60年代末53.8220.1521.370.870年代45.125.7322.430.9380年代44.7027.8622.930.871990～1992年42.3825.9123.310.94     国外工厂炉渣成分和铜锍品位见表4。 表4  国外工厂炉渣成分和铜锍成分，%厂别炉渣成分铜锍品位CuFeOCaOMgOAl2O3SiO2苏力切尔玛0.5445～5533～3625罗斯卡0.3838～424.1～4.52.98.137～38.545今贾0.63493.96.536.230皮尔多普0.5～0.750～5533～3630     二、炉渣     渣型应根据原料中各种成分合理选择，一般渣中主要成分为FeO+SiO2+CaO+MgO+Al2O3约为97%～98%；良好的电炉渣型SiO2+ FeO一般为75%～80%，其中SiO2=38%～40%，FeO32%～40%， SiO2∶FeO=1～1.2左右，硅酸度应为1.45～1.6。     云冶炉渣成分见表5。 表5  云冶炉渣成分，%年代CuFeOSiO2CaOMgOAl2O3SiO2/ FeO投产至60年代末0.4317.1639.6619.3310.436.742.3170年代0.4333.1536.7810.656.374.721.1180年代0.3937.8938.996.414.095.161.031990～1992年0.4039.3239.114.512.974.61     炉渣应是熔点低、粘度小、密度低及热含量低。     液态炉渣的电导率对电炉熔炼有重要意义，电炉渣的电导率主要取决于炉渣温度和炉渣成分。电导率随着氧化亚铁含量的增加而升高，随二氧化硅增加而降低。炉渣中氧化亚铁与电导率的关系见图1。图1  炉渣中氧化亚铁与电导率的关系     一般有色冶金炉渣在1350℃时电导率为0.1～2Ω-1·cm-1。     高钙镁炉渣电导率在1300～1320℃时为0.058～0.16Ω-1·cm-1；保加利亚皮尔多普厂高铁炉渣在1160～1250℃时，电导率为0.052～0.3Ω-1·cm-1。     炉渣的物理化学性质的测定数据列于表6、表7。 表6  高铁炉渣的物理化学性质测定数据（一）编号炉渣成分，%熔点℃热含1200℃  kJ/g粘度，10-1Pa·sSiO2FeOAl2O3CaOMgO1250℃1200℃1160℃134.0952.754.643.161.0710901.471.22.54.6236.3448.156.842.381.2310051.211.62.82.2337.7650.214.391.461.3511001.221.72.84.0440.0841.412.962.091.1011202.081.72.95.7542.1139.414.181.791.2511602.102.65.421.8 续表6  高铁炉渣的物理化学性质测定数据（二）编号电导率，Ω-1cm-1表面张力，N/m密度，t/m31250℃1200℃1160℃1250℃1200℃1160℃1250℃1200℃1160℃10.30.280.210.3500.3670.3983.353.433.5020.190.110.090.3300.3430.3603.153.283.3530.270.220.180.3270.3350.3483.253.323.4040.170.140.120.3050.3160.3243.153.203.3050.0060.0610.0520.2840.2860.2952.783.053.20 表7  高钙镁炉渣的物理化学性质测定数据（一）编号炉渣成分，%熔点℃热含1250℃  kJ/g硅酸度密度，t/m3FeOSiO2CaOMgOAl2O3111.5140.2217.3811.5510.4612001.441.763.27215.3741.7517.0911.399.7312201.391.733.32317.8443.2515.819.749.1611801.321.863.36419.6241.4915.775.569.1511701.431.743.55521.8639.2815.699.049.0911401.421.623.45611.4336.7620.8813.1711.3012001.411.423.29718.0934.4817.5211.7710.3612001.431.333.43820.0034.6719.2911.4610.2111701.331.323.46922.5133.7516.4710.4110.9311701.511.303.561024.6432.0315.7510.1810.3211801.381.223.571110.8441.8420.8012.408.3312101.511.493.261216.3243.1817.0911.218.0912201.431.783.331318.9942.4015.9210.957.4311701.471.723.371412.5438.2221.5913.389.1812001.511.203.291517.1337.7618.6612.638.5411951.481.423.421619.8537.4718.6111.658.0711751.391.373.411723.3835.3117.1612.757.5511701.501.193.51 续表7  高钙镁炉渣的物理化学性质测定数据（二）编号粘度，10-1Pa·s电导率，Ω-1cm-11260℃1280℃1300℃1320℃1330℃1340℃1260℃1280℃1300℃1320℃1330℃1340℃133.426.221.017.215.714.80.0440.0500.0580.0680.0780.10231.616.012.49.4329.013.810.79.49.19.00.0760.1020.1230.1380.1460.160416.011.37.85.24.43.60.0760.0830.1000.1280.1700.215517.414.010.98.67.97.20.0650.0710.0880.1390.193635.025.020.016.214.513.00.0480.0520.0540.0550.056720.814.510.98.88.30.0790.0980.1200.16587.45.03.62.60.0840.0940.1120.1430.165920.912.37.95.65.04.80.0820.0980.1230.1460.1651013.04.94.23.43.22.81116.012.09.57.67.06.41214.611.910.108.58.07.5139.88.57.26.05.44.81423.015.810.67.67.06.60.0760.0850.1101542.026.017.712.310.38.50.0840.112165.64.43.32.52.21.90.1320.172177.05.64.53.83.73.60.1020.1260.160    三、烟气     在理论上电炉熔炼每吨炉料产生烟气110～150m3，在熔炼烧结块时可低至45m3，实际上，炉顶密封不好时吸入大量空气，一般烟气量可增大到1000～1800m3/t炉料。在密封良好的情况下，实际可达500～600m3／t炉料。     烟气温度：炉顶密封不好时为170～250℃，采用密封炉顶时可达200～350℃，一般实际为300～500℃，开炉停炉或生产不正常时，温度可达800℃以上。     烟气量实例见表8。     云冶电炉烟气成分、数量见表9。 表8  烟气量实例项目依玛特拉罗斯卡茵斯皮雷森烟气量，m3/t炉料3000800～900638SO2，%2.01.0～1.24.0～6.0 表9  云冶电炉烟气成分、数量烟气成分，%电收尘进口烟气量 m3/t料电收尘出口烟气量m3/t料进口含尘g/m3出口含尘g/m3收尘效率%漏风率%SO2CO2COO2其它2.5～3.53.5～50.1～0.214～16～7573～625650～73030～400.5～194～9810～12     四、烟尘     烟尘的产出率和性质与炉料性质、物料准备、排烟系统的抽力、烟气速度、加料条件等有关。熔炼块矿时烟气含尘可少到0.2～1.3g / m3，烟尘率约为0.03%～0.05%；熔炼粉料时，烟气含尘量可高达60～120g /m3，烟尘率约为8%～10%；粒料作业时含尘量为40～60g／m3，烟尘率为6%～8%。电炉烟尘成分实例见表10。     电炉烟尘粒度组成实例见表11。 表10  电炉烟尘成分元素CuAsPbZnCd%11.173.861.351.890.06 表11  电炉烟尘粒度组成实例，%取样点粒度，μm－1.43+1.43+2.86+4.29+5.72+7.15+8.56+10.01+11.44+12.87旋风收尘器入口24.930.895.7812.6012.1717.2210.238.0023.564.60电收尘器入口12.120.273.6019.4621.5023.108.004.063.873.42电收尘器入口10.7314.0225.1016.979.2010.406.812.102.102.57电收尘器出口12.301.765.2715.2215.0821.5211.576.595.275.42电收尘器出口8.863.6213.8528.0014.3015.706.134.542.502.50     五、某些元素的分布     各种元素在电炉熔炼产物中的分布于炉料性质、炉渣成分和熔炼方法有关，电炉熔炼元素分布实例见表12。 表12  电炉熔炼元素的分布实例，%元素名称铜锍炉渣烟尘Pb82～873～610～15Zn65～807～2312～14Cd65～75约220～25Au90～98.50.3～6.00.1～1.0Ag90～990.3～6.00.1～1.0Re30～6035～70Se30～6020～4020～30Te50～7020～408～14

大型铜镍太熔炼电炉一般采用矩形电炉,它是由电炉本体和附属设备所组成。    1）炉体    矩形电炉炉体主要组成部分有：炉基和炉底、炉墙、炉顶、钢骨架、加料装置、熔体放出口、排烟系统、测温装置和供电系统等，如图所示。    (1)炉基和炉底。矿热电炉炉底温度较高,需要良好的通风冷却,所以电炉基由若干个（国内某厂为96个）耐热钢筋混凝土支柱组成,支柱一般高于1.7m，便于空气流通冷却和观察炉底情况。支柱地表面向安全坑一侧倾斜，以保证炉子发生事故时，高温熔体顺利流入安全坑内。支柱上方铺设成对的工字钢梁，其上铺设一层厚钢板（国内某厂使用40＃工字钢，钢板厚度为40mm），钢板上砌筑镁质的粘土质耐火砖炉底，炉底为反拱形，以防止熔体侵入后，炉底砌体上浮。炉底反拱取每米炉宽升高100～200mm。炉底主要由粘土砖层与镁砖构成，两层之间留有30～50mm镁砂层。[next]    (2)炉墙。炉墙的外壳一般采用30～40mm厚钢板制成，内砌耐火砖。由于电炉高温度区集中在电极附近，所以熔池区炉墙常用镁砖或铬镁砖砌筑，而最外层耐火粘土砖,渣线以上全用耐火粘土砖,炉墙砖均为湿砌,墙体留有一定的膨胀缝。为了延长炉寿命，近年来有些工厂没炉体四周外炉墙安装冷却水套，效果很好。由于炉子两端没有熔体放出口，炉衬易损坏，故端墙较侧墙厚。两侧墙设有工作门及防爆孔，便于开停炉、观察炉况的排泄炉内高压气体之用。    (3)炉顶。因矿热电炉的炉膛空间温度不高，拱形炉顶一般用300mm厚的楔形耐火高铝砖砌成。炉顶沿炉子中心线设有电极插入孔、转炉渣返回孔。中心线两侧还设有加料孔、排烟孔。由于炉顶开洞较多，这些部位用异形砖筑。先将炉顶砖砌好后，随即浇铸灌高铝质钢纤维低水泥浇注料。    2）钢骨架及紧固装置    为了使炉墙具有必要的刚性，在砖体的外面包一层厚30～40mm的钢壳板。围板外面用骨架加固。    电炉炉底的底板为带筋钢板，安在底梁上，底梁支撑在柱状基础上。    电炉内架由许多立柱组成，立柱相互之间的距离为1.5～20.m。两侧相互对立的柱子用拉杆拉紧，拉杆分别从炉顶上面和炉底下面通过，拉杆端头用螺母和销紧螺母达压紧在夹持立的柱的横梁上，横梁和螺母之间装有弹簧，以缓冲炉墙和炉顶受热膨胀时所产生的水平推力，拉杆是用直径50～70mm的圆钢制作的接头连接。    3）排烟系统    为使烟气从炉膛均匀排出，通常在炉顶设有多个烟孔，其配置视电极排列而定。烟气经烟道、旋风收尘器、电收尘器一系列净化设备后，根据烟气SO2浓度高低送去制酸或排空。    4）电炉加料装置    物料是从炉顶上的矿仓加到炉子 里去的，一般是利用炉顶两侧的刮板运输机，将物料运至小料仓，然后经加料管加到炉膛里，物料给料和配料，采用电振器来进行。    5）熔炼产物放出口    在炉子的一端设有2～4个放低镍锍口，位于炉底以上200～500mm的不同标高上。电炉熔炼的低镍锍，通常是稍许过热的（1200℃）。当放出过热低镍锍时，放过热镍锍时，放出口附近的砖体为低镍锍所浸透,而放出口本身因受蚀而直径变大。为了使放出口具有一定的直径，在孔的外面装有耐火衬套。耐火衬套是用耐高瘟铬镁质材料组成，也有用石墨衬套的，其孔径为30mm。衬套嵌入可拆卸放出口的锥孔中，要使衬套孔的中心和砖体上的低镍锍口中心相一致，使衬套对正中心并固定起来，所用的工具是最大的铸铁环、长箍和楔子，可拆卸的放出口板用连板或楔子固定在炉子外壳上。[next]    放渣口一般为2～4个，设在炉子另一端上，距离炉底的高度为1450～1750mm。放渣口的标高低于渣面，是渣含镍最低的部位。    6）测温装置    为了便于观察炉子的工作情况，在炉体的炉墙和炉顶等不同部位、不同熔池深度分别安装有热电偶，以测量指示各部位温室度变化情况。    7）设备的冷却与知短网防尘   （1）炉底冷却。电炉炉底和导电铜排设有通风冷却高施。电炉炉底由于镍锍 过热而有可能造 成炉底渗漏镍锍，采用处部强制通风进行冷却。每台电炉各用一台风机供风。炉底风机的运行视炉底温度高氏而定。当温底正常（400～500℃），可以不通冷却风；如温度过高（大于600℃），则必须通风。   （2）供电短网(铜排)冷却。由变压侧引出的导电铜排有两种型式：一种是水冷式管状铜管采用循环水冷,另一种是片状铜排采用通风冷却。片状铜排外部装有密封罩，因此必须对导电铜排加以密封，以防止因粉尘堆积而造成片间知短路。密封罩用厚1.5～2mm钢板制成，并用炉底冷却风向罩内供风进行冷却。    8）电极装置    为了向电极供电，每根电极都有一套夹持、供电及使电极活动的装置。电极活动的装置。电极夹持的构件主要为铜瓦，并通过铜瓦向电极供电。铜瓦为铜质弧形中空或预埋铜管冷却的长瓦状水套，其弧形与电极的外圆相吻合.在同一水平上沿电极壳环抱配置,一般为6～8块。电极的上下活动机构可分为机械式与液压式两种，机械式的方法是通过卷扬设备带动电极上下活动,液压式的方法是通过固定于楼板上的液压缸的柱塞升降,带动固定于电极的压放同样可以通过机械的方法和液压的方法来完成，前者通过钢带的续接，而后者是通过多组液压设备来完成。金川公司电炉的电极压放系统一直是采用洗衣液压方式，由以前的四组上下摩擦环、中间缸、二道 摩擦环及铜瓦楔紧起缸来完成，减少了中间缸，使设备更为简单。电极装置（包括夹持系统、升降压放系统）一个重要的问题是电极的绝缘，应给予充分的注意。应保证在任何已情况下绝缘都安全可靠。

一般电炉熔炼耗电量占粗铜系统用电量的70%～80%，电炉用电费用占粗铜加工费的55%左右。     电炉能源的构成，电力消耗分配、电炉电耗在全部生成过程中所占比例的实例分别见表1至表3。 表1  电炉能源构成实例项目能耗，kg标煤/t铜分配，%电力1009.499.9焦炭0.70.07木柴0.30.03合计1010.4100.00 表2  电炉电力消耗分配实例类别分配，%备注燃烧用电97.07炉料熔化及设备照明用电动力用电1.88压缩风用电0.15冷却水用电0.90合计100.00表3  电炉电耗在全生产过程中所占比例实例生产工序耗标煤，kg /t铜电耗，kW·h/t铜比例，%备料0.053127.203.31电炉熔炼0.9732335.2060.77转炉吹炼0.1843211.24火法精炼0.091218.45.68电解精炼0.246590.415.36工序损耗0.058139.23.64合计1.6013842.4100.00     电炉熔炼的电耗在生产加工费中大致为65%～75%。云冶1986年铜锍中每吨铜的加工费构成见表4。     熔炼不同物料的理论电耗和实际电耗见表5。     熔炼不同物料的电能单耗见表6。     云冶电炉熔炼耗电量见表7。     国外铜电炉熔炼电能消耗实例见表8。 表4  电炉每吨铜锍中铜的加工费构成项目元/t铜锍中铜分配比，%电费133.9267.64水费8.414.25折旧费20.8710.54工资2.601.31运输费8.554.32管理费13.844.99材料费9.814.95合计198.00100.00 表5  熔炼不同物料的理论电耗和实际电耗对照表物料种类成分，%每吨干料的理论消耗量实际消耗量 kW·h/tGJ/tkW·h/t硫化铜精矿Cu33 S281263351440铜焙烧矿（540℃）Cu30～33 S16～19703～740195～206285沉淀铜Cu92 Fe6949264500硫化铜镍精矿1158322400     注：每吨干料的理论消耗量kJ/t的数据相当于kW·h/t数据。 表6  熔炼不同物料的电能单耗物料种类入炉状况电能单耗，kW·h/t炉料铜硫化物精矿制粒（经干燥）400～450铜硫化物精矿焙烧370～400铜硫化物精矿热焙砂320～340铜硫化物精矿湿精矿（含水7%）460铜氧化物精矿焙烧580铜闪速炉渣熔渣贫化处理60～80 表7  云冶电炉熔炼耗电量年代电炉功率 kVA炉料准备情况炉渣成分，%吨炉料耗电量 kW·hSiO2FeOMgOCaOAl2O3投产至60年代末16500湿度为3%～5%干燥精矿球粒干燥焙烧矿39.6617.1610.4319.536.747211970～1977年 1978～1979年16500 30000球粒干燥焙烧矿36.7833.156.3710.654.7246180年代30000球粒干燥焙烧矿38.9937.894.096.415.164211990～1992年30000球粒干燥焙烧矿39.1139.322.974.514.6436     注：1、1960～1964年原料为含水3%～5%的干燥精矿，1965年后为球粒干燥焙烧矿；2、1960～1964年电耗平均值为812.4kW·h/t料，1965～1969年电耗平均值为598.8 kW·h/t料；3、1961年平均电耗达928 kW·h/t料。 表8  国外铜电炉熔炼电能消耗实例厂名电炉功率 kVA炉料特点炉渣成分，%耗电量 kW·h/t炉料SiO2FeOMgOCaOAl2O3苏利切尔玛3000生精矿（含水8%），石英石，返料，液态转炉渣33～3645～55620～700罗斯卡12000650～700℃焙烧矿50%，干燥精矿50%37～38.538～422.94.1～4.58.1320布利赫勒克3000焙烧矿70.5%，石英石17%，石灰石8.5%，返料3%，还原剂焦炭6%～7%30～3240～458.10520～667今贾5500生精矿（含水7%～7.5%）富矿石英石返料36.3493.96.5400～417皮尔多普24000550～600℃焙烧矿、返料、液态转炉渣33～3650～55400阿纳康达36000焙烧矿+返料230茵斯皮雷森51000干精矿（含水0.1%～0.3%）300～350杰兹卡兹干5000回转窑干燥粒料500马费利拉36000回转窑干燥粉料370～410     影响炉料耗电量的主要因素有：     1、炉料的化学成分对耗电量的影响：炉料中钙、镁的碳酸盐在熔炼过程中分解，吸收大量热能，加之产生的气体与炉料接触时间较短，不能与炉料充分热交换而随烟气带走大量热能。仅碳酸盐分解一项可节省的电量，计算表明：电炉炉料氧化钙下降1%，耗电降低5～6kW·h/t料；氧化镁下降1%，耗电降低4kW·h/t料。     2、炉料大量难熔脉右时，会增加耗电量，通常脉石是氧化镁、氧化钙、氧化硅。     云冶生产初期，MgO+CaO含量达36%～42%。放渣温度为1340～1380℃，低于1320℃则无法放出。这种炉渣不仅放出温度高，热焓也随氧化钙含量升高而增高。例如炉渣含CaO21%，MgO13.37%，SiO243.01 %，Fe4.61%，A12O310.8%，热焓为1884kJ/kg，电耗一般为600kW·h/t，最高达928kW·h/t。     当炉渣中含GaO+MgO大于40%时，热焓达2010～2093kJ/kg，温度高、热焓大的炉渣，不仅本身带走大量的热，而且使铜锍过热，在放出时带走大量的热，故耗电量显著增加。炉渣含MgO与耗电量的关系实例见图1，图2为炉渣中MgO和CaO的含量与耗电量的关系实例。图1  炼铜电炉炉渣中氧化镁含量与耗电量的关系实例图2  铜电炉炉渣中氧化镁和氧化钙的含量与耗电量的关系实例     3、炉料的物理性质对耗电的影响：电炉熔炼焙烧矿或粒矿比熔炼生精矿，尤其是湿精矿耗电量低，1kg水分在炉中蒸发、过热约耗电1～l.5 kW·h。     云冶的实践证明，仔细准备炉料，可显著降低耗电量。炉料物理性质与电耗的关系实例见表9。 表9  炉料物理性质与电耗的关系实例炉料特点耗电量kW·h/t炉料干燥粉料722球团粒焙烧料400～450（1970年后）600℃焙烧矿440生精矿600     多年来云冶为了阵低耗电量，提高床能率，采用粒矿入炉，熔炼粒矿具有下列优点：     （1）料坡可以控制。电极插入渣层深度可达700～900mm，炉顶温度低，热效率高。     （2）烟气量可以减少。     （3）生产能力可以达到6～8t/m2，单位功率100～500kV·A/m2。     当加料量不变时，炉料温度每升高l0℃，电耗降低约3kW·h/t料。炉料温度对耗电的关系见表10。 表10  炉料温度对耗电的关系炉料温度，℃冷料100200300400500600700耗电量系数10.950.930.870.8550.820.780.75     （4）作业条件对炉料耗电量的影响：料坡能否形成以及料坡的状况对耗电也有影响。料坡透气性好，则烟气与炉料热交换好，烟气温度低。透气性不好，水分高的炉料往往产生塌料现象，产生大量烟尘，炉顶温度显著升高。料坡高度与炉顶温度的关系见表11。 表11  料坡高度与炉顶温度的关系料坡高度，mm0100300500炉顶温度，℃800600400约250     电炉良好的操作条件下，炉顶温度一般可以保持低于400℃。     （5）炉子的密封程度对电耗的影响：密封较好的炉子，一般每吨炉料产生出的烟气量约为700～800m3，当炉子密封不严，炉料水分高或碳酸盐矿物含量大时，烟气量可达1000～1800m3/t料，从而增加电耗。云冶密封前后烟气量、烟气温度及耗电量见表12。 表12  云冶密封前后烟气量、烟气温度及耗电量实例时间烟气温度，℃烟气量，m3/h电耗，kW·h/t料密封前19640400512密封后20624200408     （6）熔池制度对电耗的影响：合适的电极插入深度，可以避免炉渣或铜锍过热，保持熔池正常的温度分布，促进炉料熔化，是操作上降低电耗的主要途  径。     （7）电炉容量和单位功率对耗电量的影响：对于同一炉子而言，提高单位功率有利于降低电耗。单位功率提高以后，可使热效率提高。     （8）床能率与耗电量的关系：在炉子额定功率负荷下，电炉的生产能力提高，单位炉料的耗电量相应下降。电炉床能率与耗电量的关系实例见图3，图4。图3  云冶电炉床能率与耗电量的关系图4  铜电炉熔炼床能率与耗电量的关系 1－熔炼生精矿（依玛特拉厂）；2－熔炼焙烧矿（罗斯卡厂）     （9）电炉的作业率对电耗的影响：电炉作业率高，则电耗低。以云冶1986年某月平均电耗为426 kW·h/t料。如不计非生产时间，电耗为391kW·h/t料。由于非生产时间的影响电耗增加35kW·h/t料。表13列出该厂全月的非生产的时间及其对电耗上升的影响。 表13  非生产时间及其对电耗上升的影响实例项目非生产时间对电耗上升的影响h所占比例，%累计比例，%kW·h所占比例，%停料保湿21353512.525.57①设备事故1423588.323.21功率过高1226787.1220.34②例行停电1016945.9316.94其它461001.25.44合计6010010035100     ①工序配合失调；②功率使用不当。

国内外铜镍硫化矿熔炼电炉的技术参数见下表： 铜镍锍化矿熔炼电炉的主要参数项目国内某厂贝辰公司①北镍公司②诺里尔斯克公司汤普森公司炉膛内部尺寸(长×宽×高)/m21.5×5.5×4.022.74×5.54×5.111.2×5.2×4.023.2×6.0×5.127.4×6.71×3.96炉床面积/m2118.2512658139184电极直径/m11.11.21.21.22电极中心距/m33.233.23.76电极数目66366电炉变压器数目33133变压器容量(总容量）/kVA5500（16500)16667（50000）30000（30000）15000（45000）6000(18000)压侧线电压/V304～470800～475550～390743～551300～160功率强度/[kVA.m-2]14039651732498炉底砌砖镁砖粘土砖铬镁砖水泥、镁砖水泥镁质填料粘土砖铬镁砖渣线炉墙镁砖铬镁砖镁砖铬镁砖镁砖渣线以上炉墙砌砖粘土砖粘土砖粘土砖粘土砖粘土砖炉衬厚度/mm807　　　　炉底（中心）/mm1250131092013101065出渣口端墙厚度/mm1040115092010401260出锍口端墙厚度/mm10401150121511501180侧墙厚度/mm80711506901040　炉顶厚度/mm300300300300950放锍口个数34343渣口个数34241渣口距炉底高度/mm13001750150014501525熔池深度/mm21000270025002700—镍锍深度/mm600～900600～800600～800600～900600～750电炉操作功率/kW　40000270004000012000-15000每根电极平均下降距离/（mm.d-1)250450～500400～500　　吨炉料电能消耗/kWh600740780～815525～625400～430吨炉料电极消耗/kg5.7～7.84.12.92.8～3.41.75～1.9 ①工作电压341V，电极深度700～1000mm；②工作电压500～550V，电极深度500～700mm。

镍是一种银白色金属，首先是1751年由瑞典矿藏学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分离出来的。因为它具有杰出的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属质料，被用来制作不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制作业。在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等很多用于各种机械制作业。镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层，镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等范畴，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。近年来，在彩色电视机、磁带录音机和其他通讯器材等方面镍的用量也正在敏捷添加。总归，因为镍具有优秀功能，已成为开展现代航空工业、国防工业和树立人类高水平物质文化生活的现代化系统不行短少的金属。 一、镍矿质料特色 镍归于亲铁元素，在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁，居第5位。在地核中含镍最高，是天然的镍铁合金。在地壳中铁镁质岩石含镍高于硅铝质岩石，例如橄榄岩含镍为花岗岩的1000倍，辉长岩含镍为花岗岩的80倍。 已知含镍矿藏约50余种，最首要的10多种含镍矿藏列于表3.10.1中。其间硫化物，如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿等游离硫化镍形状存在，有适当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中。而氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1%～2%；硅酸镍所含铁低，含硅镁高，含镍为1.6%～4.0%。现在，氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为主，它是由超基性岩风化开展而成的，镍首要以镍褐铁矿(很少结晶到不结晶的氧化铁)方式存在。 Ni2＋具激烈亲硫性。在岩浆结晶前期，在镍含量必定的前提下，镍在岩石中的富集程度取决于硫的逸度。当有满足的硫时，镍与硫及似硫物(砷、锑)构成含镍硫化物，在硅酸矿藏结晶前分离出来，构成镍的硫(或砷)化物(如针镍矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、红砷镍矿、砷镍矿、镍华)。一般所谓的镁硅镍矿(即硅酸镍矿)是从蛇纹石到相似粘土的水蛇纹石与皂石等镁矿藏的一系列混合物的总称，在氧化作用条件下，部分镁被镍置换。氧化镍和硫化镍相同，现在已成为镍的重要来历。 二、矿石工业要求 硫化镍矿床的矿石按硫化率，即呈硫化物状况的镍(SNi)与全镍(TNi)之比将矿石分为： 原生矿石：SNi/TNi＞70% 混合矿石：SNi/TNi45%～70% 氧化矿石：SNi/TNi＜45% 硅酸镍矿石按氧化镁含量分为： 铁质矿石：MgO＜10% 铁镁质矿石：MgO 10%～20% 镁质矿石：MgO＞20% 镍矿石的首要有害杂质有铜(在硅酸镍矿中)、铅、锌、砷、氟、锰、锑、铋、铬等。 硫化镍矿石按镍含量可分下列三个等第，特富矿石：Ni＞3%；富矿石Ni 1%～3%；贫矿石：Ni 0.3%～1%。富矿石及贫矿石需经选矿，特富矿石可直接入炉冶炼。 硫化镍矿床遍及含铜，常称含铜硫化镍矿床。在镍矿体中铜无需独自拟定目标和圈定矿体，当镍档次达不到目标而铜可独自构成矿体时，其目标为按铜履行。除铜外，一般常伴生有铁、铬、钴、锰、铂族金属、金、银及硒和碲等，这些伴生有用组分的含量要求是：Pt、Pd为0.03g/t；Os、Ru、Rh、Ir为0.02g/t；Au为0.05～0.1g/t、Ag为1.0g/t、Co为0.01%；Se为0.0005%；Te为0.0002%。 在蛇纹岩、滑石等矿床中含有较高的镍，常有收回价值，在点评该类矿床时对镍要留意归纳点评。 三、矿业简史 古代埃及和我国都曾用含镍很高的陨铁作器物。我国公元前206年(汉朝)曾经就已把握了冶炼白铜(即铜镍锌合金，含Cu 52%～80%，Ni 5%～35%，Zn 10%～35%)的技能。 1865年法国加尼尔初次在新喀里多尼亚发现硅酸镍矿，今后被他命名为硅镁镍矿。1875年开端挖掘，因为当地燃料、熔剂缺少，劳力缺乏，矿石送往法国、德国冶炼，是国际上最早用鼓风炉炼镍的矿石。1856年A.P.萨尔得在加拿大定子午线时发现在萨德伯里区域罗盘读数显得偏斜，随后，墨累据此在邻近查看，从铁帽上(即克里斯顿矿体顶盘)采样分析发现含Ni 1%、Cu 2%的矿石，但因交通不便，未引起留意，至1883年才开展工作，于1886年发现克里斯顿矿床，然后发现了国际闻名的萨德伯里超大型铜镍硫化物矿床，1901年露采出矿。从此国际镍的冶炼

这是一种在电炉中熔炼镍精矿生产低镍锍的炼镍工艺。电炉炼镍不需要燃烧燃料，因而烟气量小，有利于环境保护；电热熔渣，容量过热，可促进镍锍与炉渣分离，提高镍回收率。采用电炉炼镍技术，要求供电充足、电价相对便宜的地区。中国的两处电炉炼镍工厂的主要参数列于下表。炼镍电炉的主要参数项目金川有色金属公司吉林镍业公司项目金川有色金属公司吉林镍业公司炉床面积/m2118,13275电耗/（kWh/t料）550~630740床能率/[t/(m2·d)]3~4.53.6精矿品位/%（Cu）2.70.85熔炼镍回收率/%94.795.8/%（Ni）5.96.8炉渣含镍/%0.18~0.210.13低镍铳品位/%（Cu）6.60.7硫利用率/%　92/%（Ni）13.2~1714     金川公司一台功率为16.5MW的电炉，采用直径lm的电极6根，炉子为矩形，尺寸为22m×6m×4.2m。电炉有3个放锍口，4个放渣口。熔池深度2.1m，控制低铳层0.6-0.9m。入炉镍精矿制粒后，进行焙烧脱除部分硫，产出焙砂进电炉熔炼。精矿焙烧在沸腾焙烧炉中完成，沸腾炉床面积7.5m2,床能率140t/(m2.d),脱硫率65%，烟气SO2浓度7％左右，可就地生产硫酸。

炼钢技术的进步，原来采用纯镍类原料冶炼合金钢和不锈钢的钢厂，从经济角度考虑已改用非纯镍类，因此，火法冶炼发展很快。处理红土镍矿的火法冶炼有两种冶炼方法，一种方法是用鼓风炉生产，另一种方法是电炉还原熔炼得到镍铁。由于鼓风炉冶炼是最早的炼镍方法之一，随着生产规模扩大、冶炼技术进步、炼钢厂对镍类原料要求的提高，以及环境保护要求的提高，这一方法已逐步被淘汰。采用电炉熔炼：(1)熔池温度易于控制，可以达到较高的温度，可处理含难熔物较多的原料，炉渣易于过热，有利于四氧化三铁的还原，渣含有价金属较少;(2)炉气量较少，含尘量较低;(3)生产容易控制，便于操作，易于实现机械化和自动化。因此，电炉熔炼是发展趋势。 由于红土镍矿熔点在1600～1700K之间，组成红土镍矿的矿物氧化物稳定性依次为：CaO>SiO2>Fe203>NiO，氧化物稳定性大小决定该元素的还原性大小，因此，红土镍矿中各氧化物在还原性气氛中还原顺序为：NiO>Fe203>SiO2>CaO。为了提高镍铁产品质量，电炉镍铁冶炼采用选择性还原原理，即缺碳操作：在电炉还原熔炼的过程中几乎所有的镍氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属铁，铁的还原程度通过还原剂焦炭的加入量加以调整，镍的比重较大，在生产中容易造成炉墙和炉底被侵蚀或烧穿(生产周期短的不到1个月)，电极事故频繁，产品含镍低。因此，电炉镍铁冶炼关键技术是：(1)延长炉龄，(2)减少电极事故，(3)提高产品含镍量和镍的回收率。 电炉镍铁冶炼技术措施：1)采用镁质材料筑炉，在筑炉过程中要配好粘合剂并控制用量;捣打时，每一层铺料厚度为40—60mm，并用风镐捣打紧密，捣打完扒毛后，方可铺料捣打下一层;在烘炉过程中要把水分烘干。 2)采用炭砖筑炉，改炭砖平放为竖放，并在炭砖中部打眼用小石墨电极连接成整体，砖缝用炭质材料填充，同时用风镐捣打紧密。 3)在筑炉时，两个出铁口要有一定高差，生产前期使用高位出铁口，当炉底侵蚀到一定程度时使用低位出铁口。 4)控制配碳量和提高二次人炉电压，控制电极下插深度，防止炉底侵蚀。 5)控制好渣型，尤其是渣中的FeO含量，其既影响渣的导电性，又影响渣的熔点，最终影响镍的回收率。 6)镍矿在人炉前需要预先经过干燥脱水，在干燥和预热时控制好配碳量和水分，有利于减少翻渣事故发生，同时也有利于因翻渣引起的电极事故。 7)电极压放时，要勤放、少放;有条件的也可改用炭素电极或石墨电极。 8)加强冶炼操作，勤观查，勤调节。

三、电炉锰铁冶炼用的原料    原料为锰矿、焦炭和熔剂    1.锰矿    锰矿的品种主要有氧化锰矿、烧结矿、焙烧矿和人选富锰渣等。    锰矿中除了主要成分Mn外，还含有一定数量的Fe,CaO,Al2O3,SiO2,P,S等杂质，应根据冶炼产品的要求进行控制。    锰矿中的锰铁比是决定产品含锰量的重要技术参数，秤不同牌号的高碳锰铁，对入炉锰矿的m(Mn)/m(Fe)要求不同，某厂采用熔剂法冶炼 时对入炉锰矿的含锰量、m(Mn)/m(Fe)、m(P)/m(Mn)要求见表2。表2        熔剂法治炼对入炉锰矿含锰量、m(Mn)/m(Fe)、m(P)/m(Mn)要求牌号Mn含量m(Mn)m(P)/m(Mn)m(Fe)ⅠⅡ≥≤FeMn78C8.040%8.80.0020.004FeMn74C7.535%6.40.0020.0042FeMn68C7.034%4.50.0030.0057     锰矿中的CaO,MgO均为碱性氧化物，对调整炉渣碱度和流动性有利，一般不予限制。锰矿中的Al2O3在一定范围内能控制渣中含锰量，但Al2O3过高，会使炉渣熔点升高，流动性变差，渣铁分离困难，影响冶炼技术经济指标。一般要求入炉锰矿中Al2O3含量不超过10%。采用熔剂法生产时入炉锰矿中的SiO2含量越低越好。因SiO2含量高，会增大石灰用量，增大渣量，电耗升高。锰矿中的硫一般以MnS,CaS的形式进入渣或挥发，只有约1%进入合金，一般不作限制。    对入炉锰矿的水分庆控制在8%以下，因水分太高，波动大会影响配料的准确性。在熔剂法生产时会使石灰吸水粉化，造成炉内透气性差，产生刺火、塌料，使炉况恶化，电耗增加。    入炉锰矿粒度根据电炉容量大小而定，对6000KVA以上电炉入炉粒度一般为10~80mm，小于10mm的粉矿不超过总量的10%。    2.焦炭    作为还原剂用的焦炭主要有冶金焦、气煤焦、半焦等。对入炉焦炭，要求固定碳含量高、电阻率大、灰分低、磷低。灰分低带入的渣量少，含磷相应减少，可降低冶炼电耗。电阻率大，容易使电极下插，对稳定操作有利。    入炉焦炭粒度一般为3~25mm，小于3mm的焦末不得入炉。焦炭所含水分不得超过7%，而且波动量应尽量小。    3.溶剂(石灰)    要求石灰中CaO含量高，SiO2及P,S杂质含量低。一般CaO含量大于80%，SiO2含量不超过6%，P,S应分别低于0.05%和0.8%。石灰入炉粒度一般为10~60mm.[next]    四、电炉高碳锰铁冶炼工艺操作    1.冶炼方法    电炉高碳锰铁的冶炼 是连续进行的，即连续加料冶炼，定时出铁。根据入炉锰矿品位的不同及炉渣碱度控制的不同，在电炉内生产高碳锰铁有熔剂法、无熔剂法、少熔剂法三种方法。    (1)熔剂法   采用碱性渣操作，炉料中除锰矿、焦炭外，还配入一定量的熔剂(石灰)并用足还原剂。采用高碱度渣操作，炉渣碱度n(CaO)/n(SiO2)控制在1.3~1.4，以便尽量降低渣中含锰量，提高锰回收率。    (2)无熔剂法    采用酸性渣操作，炉料中不配加石灰，在还原剂不足的条件下冶炼，用这种方法生产，既可获得高碳锰铁，又可获得生产硅锰合金和中、低锰铁的含Mn30%的低磷富锰渣。其优点是电耗低，锰的综合回收率高。其不足是采用酸性渣操作，对碳质炉衬侵蚀严重，炉衬寿命较短。    (3)少熔剂法    采用介乎熔剂法和无熔剂法之间的“偏酸性渣法”。该法是配料中加入少量石灰或白云石，将炉渣大碱度控制在0.6~0.8之间，在弱碳的条件下冶炼。生产出合格的高碳锰铁和含锰25%~40%及适量CaO低磷、低铁锰渣。此渣用于生产硅锰合金时既可减少石灰加入量又可减少因石灰潮解而增加的粉尘量，因而可改善炉料的透气性。    采用何种方法与入炉矿的品位有关。入炉矿石的品位较低一般采用熔剂法，入炉矿石的品位高(高品位进口矿)则用无熔剂法或少熔剂法生产高碳锰铁。    2.冶炼工艺操作    电炉高碳锰铁的生产操作过程主要有配料、加料、炉况维护及出铁浇铸等。    (1)配料及加料    根据配料计算得出配料比后，按锰矿石、焦碳、石灰(白云石)的顺序进行称量配料，然后通过运输系统将配好的料送到炉顶料仓或加料平台。根据炉内需要分批加入炉内。    (2)炉况维护    在电炉冶炼过程中，由于原料的波动、电气及机械设备等因素的影响，炉况难以长期保持稳定状态，总是在波动变化。因此要对炉况随时、监测，并根据其变化作出准确判断，及时采取措施调整和处理，使炉况恢复到正常状态。    (3)炉况判断及处理   炉况正常的标志是：    ①操作电流稳定，电极插入深度合适，电极电压正常。    ②料面高度合适，冒火均匀，炉料化料均匀，电极周围刺火及塌炎现象少。    ③封闭炉内炉气压力、成分、温度正常。    ④炉渣成分稳定，产量稳定，各项技术经济指标良好。    ⑤合金成分稳定，产量稳定，各项技术经济指标良好。    炉况的变坏不多是由于还原剂配入过多或不足以及炉渣碱度过高或过低造成的。    还原剂过多时，由于炉料电阻率减小，电流增大，电极上抬，炉内化料速度减慢，电极周围刺火严重，炉气压力与温度上升，锰的挥发损失增大，炉底温度下降，出炉困难，产品含硅量增高。此时应向电极周围适量减碳，并调整料批中焦炭的配入量。    还原剂不足时，电极下插过深，电极消耗增大，负荷上不去，电流不稳定；炉口翻渣；炉渣中含锰量升高，产品中硅低磷高，渣多铁少。此时可向电极周围附加适量焦炭，并在料批中提高焦炭配比。        炉渣碱度过高时，在炉内表现为电极上抬；料面刺火，翻渣；炉渣流动性差，出铁量少，炉渣发暗百粗糙，断面孔，冷却后很快粉化。炉渣碱度过低时，电极插入深，炉渣稀，流动性好，渣表面皱纹少，渣中跑锰多。针对上述情况，应及时调整石灰配入量将渣碱度调整到正常范围。    (4)出铁及浇铸    正常生产电炉要按一定时间间隔定时出铁，出铁次数根据电炉大小容量而定。一般大电炉每班出铁4~5次，中小型电炉每班2~3次。根据一些厂的生产经验，在炉内冶炼状况正常的情况下，适当延长出铁间隔单间，对提高产品质量，降低焦比、电耗有较好作用。[next]    五、配料计算    在铁合金生产中因为生产中的诸多因素不可能精确测算。因此要做到精确的配料计算是不容易的。而且在实际中意义也不大。通常以原料成分、生产中的控制参数及经验数据为依据，进行初步测算，投入生产后再根据其炉内情况进行调整。计算条件如下：    冶炼合金成分为:Mn66%,SiO22%,C6.8%,P0.3%,Fe23%,其他0.9%。    原料成分为:    锰矿：(综合矿)Mn34%,Fe10%,P0.12%,SiO29%,CaO1.5%    焦矿：C80%    石灰：CaO80%    炉渣碱度：n(CaO)/n(SiO2)=1.4    各元素在冶炼产物中的分配如表3所示。焦炭利用率为90%。表3     锰矿中元素分配（%）元素入合金入渣挥发MN781012Fe955/P751015     以100kg锰矿为计算基础计算。     (1)焦炭用量计算    焦炭用量为锰、铁、硅还原用碳量及合金渗碳量之和：    ①100kg锰矿还原得合金部量      锰、铁、磷总量为：                 100×34%×78%+100×10%×95%+100×0.12%×75%=36.11kg    锰、铁、磷所占合金比例为:                 100%-C含量-Si含量-其他=100%-6.8%-2%-0.9%=90.3%    100kg锰矿得合金总量为：                       36.11kg÷90.3%=40.12kg    合金中的硅含量为：                        40.12kg×2%≈0.824kg    ②合金渗碳量                        40.12kg×6.8%=2.728kg    ③锰、铁、硅还原用碳量    还原MnO,用碳量为：MnO+C===Mn+CO    还原FeO用碳量为：FeO+C===Fe+CO    焦炭总用量(干基)为：                     (2.72+6.672+2.036+0.686)÷90%÷80%=16.83kg    (2)石灰用量    渣中的SiO2含量为    石灰用量为:(6.22×1.4)÷80%=10.89kg    (3)原料配比为:锰矿100kg；焦碳16.8kg;石灰10.89kg.

一、电炉高碳锰铁的牌号及用途    电炉高碳锰铁是含有少量硅、磷、硫杂质的Mn-Fe-C三元合金，锰铁中锰与铁之和为92%左右，含 碳6%~7%。锰、铁、碳在合金中通常以Mn3C,FeC的形式存在。高碳锰铁的溶点为1220~1270℃，密度为7.1~7.4g/cm3,抗压强度为70~90MPa.合金中锰与铁能以任意比例互溶，但锰含量超过82%时，易受空气中水分的侵蚀而消散成粉末；因此当含锰量超过82%的产品在运输中应注意防潮。    电炉高碳锰铁主要用于炼钢作脱氧剂、脱硫剂及合金添加剂。作为合金添加剂加入钢中能改善钢的力学性能，增加钢的强度、延展性、韧性及耐磨能力。随着中、低碳锰铁生产工艺的进步，高碳锰铁还可以用于生产低碳锰铁。    电炉高碳锰铁牌号及其化学成分如表1所示。表1                 电炉高碳锰铁牌号及化学成分类别牌号化学成分（%）MnCSiPSⅠⅡⅠⅡ≤电炉高碳锰铁FeMn78C8.075.0～82.07.51.52.50.20.380.03FeMn74C7.570.0～77.07230.250.380.03FeMn68C7.065.0～72.072.54.50.250.40.03      二、电炉法高碳锰铁的冶炼原理    电炉法生产高碳锰铁是以电能为热源，焦炭为还原剂，在炉身较矮的还原电炉中生产高碳锰铁的一种方法。    冶炼原理:高碳锰铁冶炼主要是锰的高价氧化物受热分解为低价氧化物的低价氧化物进一步还原成锰金属的过程。    MnO2受热后极易分解。当温度高于753K时MnO2分解变成Mn2O3。    在正常生产过程 中锰的高价氧化物也可以被炉内反应生成的CO还原成低价氧化物，其反应式如下：    MnO比较稳定，一般条件下不易分解(与氧接触在一定条件下易被重新氧化)。    在冶炼温度下，MnO不可能被CO还原。这样进入炉内高温区的锰氧化物均以MnO形式存在，只能通过碳直接接触MnO使其还原成锰。    碳还原MnO的反应式如下：    由以上反应式可以看出:碳还原MnO生成Mn3C所需的温度比生成锰所需的温度低，因而用碳作还原剂生产锰铁时，得到的不是单质锰而是锰的碳化物(Mn3C);合金中含碳量通常6%~7%。[next]    MnO为金属氧化物，易与炉料中的SiO2结合生成硅酸盐：                           MnO+SiO2===MnO·SiO2                          2MnO+SiO2===2MnO·SiO2    这些反应降低了渣中自由MnO的浓度，使得充分还原MnO变得困难。    为减少MnO在炉渣中的排弃损失，提高锰的回收率，可在炉料中配入碱性大于MnO的金属氧化物，比如石灰、白云石等，让石灰中的CaO与SiO2结合，生成相应的硅酸盐把MnO置换出来即：                        MnO·SiO2+CaO===CaSiO2+MnO                       2MnO·SiO2+2CaO===2CaSiO2+2MnO    置换了来的MnO呈自由状态，易被碳直接还原。    冶炼用的锰矿石，通常都伴生有铁、硅、钙、镁、铝、磷等元素的氧化物，在加热还原锰氧化物的过程中，炉料带入的铁、磷、硅的氧化物也被碳还原：                              FeO+C===Fe+CO    还原出来的Fe与Mn组成锰铁的二元碳化物[(MnFe)3C],从而大大改善了MnO的还原条件；在有铁存在的条件下，当温度接近1100℃时，MnO的还原即可进行。    炉料中磷氧化物(P2O5)可以被碳和锰充分还原：    被还原出来的磷约75%进入合金，5%残留渣中，其余挥发。    炉料中带入的SiO2比MnO稳定，只有在较高温度下才能被碳还原。    控制高碳锰铁冶炼温度不超过1550℃，就可以有效地抑制SiO2的还原，使大部分SiO2进入炉渣。    炉料中的其他氧化物，如CaO,Al2O3,MgO等，则较MnO更稳定，在高碳锰铁冶炼条件下不可能被碳还原，几乎全部进入炉渣。    炉料中的硫主要来自焦炭。有机硫在高温下挥发。硫酸盐中的硫一般以MnS或CaS的形式熔于渣中。通常炉料中的硫只有1%左右熔于合金。

大型电炉一般选用自焙电极，低于500kVA小型电炉也能够选用炭素电极或石墨电极。     一、电极壳     自焙电极的外壳用薄钢板焊接或轧制件铆接而成，外壳上钻有直径3～5mm的小孔以扫除壳内蒸发物（如用标准电极糊，可设必定数量排气孔；用密闭糊，则可不用开孔）。内设筋片若干片。     自焙电极壳的有关尺度见表1。     自焙电极的筋片方法见图1。 表1  自焙电极壳尺度，mm电极直径钢板厚度筋片个数筋片高度三角形尺度200～3000.6～0.92～3个45～6035×35×50300～6000.9～1.34～5个60～15080×80×100600～9001.3～1.45～7个150～200130×130×150900～12001.5～2.07～9个200～300170×170×200图1  自焙电极的筋片方法图     云冶电极壳规格为：     （一）材料规格     钢板类型：P－3F普通钢板     化学成分，%：C－0.18；Si－0.2；Mn－0.41；P－0.025；S－0.033。     物理规格：2000×1000×1.5mm    （二）电极壳制造规格（mm）炉号直径长度筋片高筋片个数三角形筋片规格三角形个数1号110010002608个150×2003个2号120010003008个170×1703个     为加强电极的抗拉强度，在电极壳中心焊接两根直径18的螺纹钢。     自焙电机外壳用钢的耗量，一般为电极糊耗量的5%。     二、电极糊     电极糊用无烟煤、焦炭、和沥青制成。块状电极糊每块重约25～30kg，经破碎后装入电极壳内。其块度以能在相邻两筋片间自在落下为准，一般为20～40mm。国外有的工厂选用颚式破碎机破碎电极糊。     出产操作时，电极糊面高度即铜瓦上电极糊装料高度一般为0.5～1.5m。     电极糊要坚持清洁，避免泥沙等杂物混入。不同厂的电极糊要别离堆存。     现在国内几家工厂产电极糊物理化学性质列于表2。 表2  国产电极糊物理化学性质数据表（一）产地固定炭，%蒸发分，%水分，%灰分，%灰分成分，%SiO2FeAl2O3MgOCaO吉林69～70190.451036.0321.320.243.771.8贵阳76.2522.380.8214.3538.8320.1820.564.174.17上海79.2911.990.58.7229.0133.3816.628.923.12昆明71.6417.340.7210.3449.3713.3618.991.63.42 续表2  国产电极糊物理化学性质数据表（二）产地堆积密度，t/m3密度，t/m3软化点，℃烧结后气孔率，%物理规格，kg/块电阻率Ω，mm2/m抗压强度，MPa附注吉林1.511.88822012～1514925.49云冶运用贵阳1.611.93862524818.14上海1.571.81722430926.48昆明1.711.917516183    在作业进程中，电极上部焙烧的部分逐步下降，当挨近高温带时，逐步烧结。图2为前苏联北方镍公司矿热电炉的电极内电极糊在不同高度下的温度改变。图2  自焙电极糊沿电极高度的温度改变     在区间Ⅰ内，温度为50～70℃，电极糊软化并与原先参加的电极糊表面牢固地粘结起来；     在区间Ⅱ内，即在铜瓦区，电极糊的温度从70℃升到300℃，电极糊粘结剂中的蒸发物开端蒸发；     在区间Ⅲ内，电极烧结，很多蒸发物在400～540℃时蒸发出来。在730℃时，电极糊内的蒸发物悉数蒸发，烧结进程结束；     在区间Ⅳ内，电极以完结了进入作业状况的预备，其温度超越900℃。     不同温度下自焙电极，电极糊的物理性质列于表3。 表3  不同温度下自焙电极、电极糊的物理性质温  度  ℃电阻率       Ω·mm2/m极限抗压强度       MPa物理状况259000块状10016400流体20014800可塑性流体30010000流体400600011.7焦化进程500225029.42焦化进程600125042.17焦化进程70050053.94焦化基本完结80035053.94焦化基本完结90082.353.94焦化完结100064.753.94焦化完结120055.1焦化完结     三、电极钢带     云冶选用UR―63型炭素冷轧钢带和20号钢带。     其规格如下：     （一）元素含量，按部颁标准（％）： C－0.2～0.3；Si－0.17～ 0.37；P－0.04 ；S－0.04；Cr－0.25；Ni－0.25。     （二）抗拉强度：20号钢带为550～800MPa，伸长率小于2%。     （三）物理规格：3000×300×1.5mm。     四、电极的升降     中小型电炉电极升降选用卷扬驱动，大型电炉电极升降选用液压设备。一般直径为1100～1200mm的自焙电极分量达18～20t，需用35t卷扬机。电极升降速度可按表4选取。 表4  自焙电极的升降速度自焙电极 mm5007009001100升降速度 m/min0.7～0.90.6～0.80.5～0.70.4～0.6     电极下降速度一般比提高速度慢20～25%，避免电极下降时电流发作过大的动摇。假如发作毛病时能较快的提高电极。     大型电炉每次下放电极的长度不超越150～200mm，下放相隔时刻一般不少于炉子全负荷作业6h，故每天的下放长度一般不超越400～600mm。下放操作时带电进行的，但一般要下降负荷40～60%，避免烧坏电极壳。下放结束后10～30min内逐步康复正常负荷。云冶每次下放不大于150mm，接连下放不超越400mm，下放时，每相电流不超越50A，下降负荷为本来的50%。     五、电极密封     电炉电炉熔炼时很多冷空气电极四周空地漏入炉内，致使烟气量增大，烟气中S02浓度下降。现在熔矿电炉电极密封方法较多，常用的有：     （一）选用接近炉子侧壁的循环气体密电极。该法系使用从炉子排出的气体经过支管将气体通入电极周围的喷嘴，把溢出的气体压人炉中。图3为循环气体密封示意图。图3  循环气体密封示意图     （二）折叠式密封设备  该设备由三个直径递加的钢制上、中、下部密封圈组成，其相对空隙为30～50mm。每段密封圈高度为350mm左右，三段总长为1050mm，略大于或等于电极行程。整个密封圈用三根吊链沿周边成120°角固定于夹紧圆环上，它随电极上升而上升，随电极摇摆而摇摆。始终将电极与炉顶触摸处的空隙密封。折叠式电极密封设备见图4。图4  折叠式电极密封设备结构示意图 1－下吊环；2－下密封圈；3－中密封圈；4－上密封圈；5－上部吊环； 6－密封填料；7－吊链；8－炉顶；9－电极；10－夹紧圆环； 11－电极夹持器     （三）选用在电极周围用填料圈密封，或选用水冷密封圈密封电极孔。图5为固定式水套密封设备结构图。经过绷簧和油缸的效果使锥形环上升时，锥形环的斜面就对颚板发生满足的压力以坚持与电极严密触摸。在锥形环上部用法兰和螺丝将密封材料（耐火砖）和玻璃丝布压紧，而密封水套和密封圈则固定在电炉炉顶上。当电极上下动作时，靠密封材料与密封水套及密封圈内表面的冲突而坚持杰出密封。为了避免发生涡流而添加电能的丢失，悉数密封件都用不锈钢制造。图5  固定式水套冷却电极密封设备 1－电极；2－导电颚板；3－压紧颚板的锥形环；4－密封材料；5－玻璃丝布； 6－密封水套；7－密封圈

电炉车间配置图实例见图1。图1  3000kVA电炉车间配置图实例 1－圆盘给料机；2－刮板加料机；3－电炉；4－电极卷扬机；5－转炉渣返回溜槽；6－桥式起重机；7－桥式单梁起重机；8－铜锍放出溜槽；9－炉渣放出溜槽；10－变压器；11－桥式抓斗起重机

作业制度主要包括：加料制度、电力制度（功率和二次电压）、熔池深度控制。 一、加料制度 矿热电炉熔炼的加料方法应保证： （一）获得最大的熔炼量，熔池表面应完全被炉料覆盖，尽可能减少热损失和金属在废渣中的损失。 （二）操作安全。 （三）料坡保护炉墙不受渣侵蚀，延长炉寿命。 （四）实现机械化和自动化进料以减轻劳动强度。 由于80%～90%电能在距电极中心1.5～2倍电极直径的区域内转化成热能，因此，70%～80%的炉料应直接加加在靠近电极的料坡上，其余20%～30%的炉料加在靠近炉墙处以保护炉墙。干燥－焙烧设施应尽可能靠近电炉，以缩短炉料输送距离。 加料管的设置  电炉加料管数量及其布置视炉子大小而异。大型电炉一般沿炉子纵向设置四排或二排。图1为加料孔布置示意图。图1  加料孔布置示意图 1－加料孔；2－烟道孔；3－电极孔； 加料漏斗和加料管的直径按炉料最大块度选择，加料管尺寸以及炉料块度与加料管尺寸对照表见表1。 表1  炉料块度与加料管尺寸对照表，mm炉料块度（最大的）加料管尺寸20φ30040φ35080φ400100φ450150500×750300750×1000下料管倾斜角一般不小于50°～65°。 10～15mm块料占80%以上，含水达3％时，渣面以上料坡高度为700～1200mm；用粉料时，渣面以上的料坡高度为300～500mm，粉料含水分高时，料坡易被破坏和翻倒。渣面以上料坡高度与渣面以下炉料陷人深度之比为1～1.5。粉料的比值接近1，块料的比值接近1.5。熔炼粉矿必须采用低料坡，不超过500mm。 二、电气制度 电气制度主要由运行功率、电压、电流等参数表示。熔炼每吨物料所消耗的电能最小而炉子生产能力最高的电气制度就是最佳的电气制度。 新建厂的电气制度参数一般要参照同类型电炉生产实践的电气制度选取。电气制度最重要的参数是电压。 (一)功率  供给炉子的电能按下式转化为热能：  Q= VIt式中Q－热能，J；       V－电压，V；       I－电流，A；       t－时间，s。 此公式表明，在电压一定时，为了提高炉子功率，必须增加电极插入深度以增加电流；为了降低功率，必须减少电极插入深度以减少电流。 电炉的操作功率须与加入物料量相适应，否则会造成熔池熔体过冷或过热。 (二)二次电压供给炉子的电能在熔池内的分配，即电极一炉渣接触处和渣层内放出热量的分配比例，直接影响到冶炼过程的正常进行和各项技术经济指标。 当熔炼粉料及堆积密度小(1.3～1.4t／m3)的球粒和烧结块时，料坡沉人渣池的深度较小，炉料主要在渣层上部，一般不超过500～700mm。在这种情况下，为了保证大的熔化量，熔炼作业主要在料坡沉入的深度区内进行。电极－炉渣接触处的放热量占总功率的70%～80%，以保证生成炉渣和铜锍所需的热。20%～30%的热量是在熔池的下层放出，用于进一步提高熔炼产物的温度和补偿炉子底部的散热。 当熔炼堆积密度较大（达3t／m3）的块料时，在熔池表面有圆锥形料坡形成，且料坡沉入渣池达1100～1300mm。在这种情况下，为了强化炉料的熔化，熔炼作业采用的电气制度必须保证将必要的热量传至沉入渣池深部的料坡，约占30%～50％的热量用于熔化渣层中的炉料，以造成炉渣的适当过热及铜锍与炉渣分离良好的条件，而电极与炉渣接触处的放热量占50%～70％。 如果功率分配失调，将导致炉顶温度过高而铜锍层温度不够（上部放热量太多），或者炉料熔化量降低，而铜锍层强烈过热（下部放热量太多），熔炼过程不正常。 决定电能分配的主要因素是电极在渣层中插入的深度，电极插入渣层深度与功率分配的关系见图2。图2  电极插入渣层中深度与功率分配的关系 在功率相同时，炉渣导电率（取决于炉渣成分和温度）、料坡高度、渣层厚度、电极距离、电极直径和电极工作端的形状等都影响电极插入深度，但是起决定作用的仍是工作电压（即二次电压）。电极插入深度与工作电压及功率分配的关系见图3。图3  电极插入深度与炉子工作电压及功率分配的关系 1－渣层厚度103cm； 2－铜锍层厚度；3－炉底 云冶当渣含SiO235%～38%，FeO30%～32%，SiO2/FeO1.15～1.20时，选择的二次电压为490～520V，此时电极插人深度约占渣层厚度的40%～60% 三、熔池深度 熔池深度对电炉熔炼制度的影响很大，最佳熔池深度应是： （一）炉子热稳定性大，运行平稳。 （二）熔炼过程的电气制度比较稳定，减少电极接触铜锍造成短路的可能性。 （三）返回转炉渣时对渣成分影响小。 （四）炉渣中金属分离良好，以尽量减少金属在废渣中的损失。 （五）铜锍过热现象少，使热利用率提高、熔化量增加和电耗降低。 熔池深度高于最佳深度时引起炉渣底层和铜锍冷却，造成炉底结瘤及产生横膈膜现象，恶化铜锍颗粒额沉降条件，增加金属损失。 通常设计电炉时，一般铜锍层厚度为700～800mm，渣层厚度为1000～1500mm，故熔池深度为1700～2300mm。熔池深度实例见表2。 表2  熔池深度实例，mm厂别铜锍层厚度渣层厚度熔池深度云冶650～11001150～11001800～2200苏力切尔玛300～500500～1000800～1500依玛特拉180～430290～500590～790罗斯卡300～400800～10001100～1400今贾480～510600～7501100～1250茵斯皮雷森76015402300皮尔多普70010001700

一、电炉设计的计算程序     电炉变压器功率的确定；     二次电压的选择及确定。     炉子主要尺寸的确定：     1、电极直径及电极分布直径的确定；     2、炉床面积的确定；     3、电炉炉膛高度的确定。     （一）电炉变压器功率的确定     电炉功率按电炉每昼夜处理物料量以及每吨物料耗电量计算，其计算公式如下：                                          （1）     式中P—炉用变压器的总功率，kVA；         A—电炉炉料的单位耗电量，kW·h/t料；         Q—昼夜处理固体炉料量, t/d;         K1—功率利用系数，一般为0.9～0.975;         K2—时间利用系数，一般为0.92～0.95;         cosφ—功率因数，一般为0.9～0.98。     当选用3台单相变压器供电时，每台的功率为总功率1／3。     功率利用系数K1在炉用变压器选择恰当时可以达到1.0。当炉渣电导率与操作电压不相适应或作业制度不当时往往小于1.0。一般可取0.9～0.975。     时间利用系数K2与停电时间直接相关，停电原因主要是清扫短网，变换操作电压（变压器不是带负荷调压的）和电极事故，此外，还应考虑下放电极降低负荷的影响。     功率因数cosφ取决于接线方法，同时随炉子的负荷降低操作电压的提高而增加。图1为芬兰依玛特拉厂9000kVA电炉的电压及负荷铜cosφ的关系。为了提高功率因素可安设电容器或将电炉与其它设备连接。例如乌干达今贾厂将电炉同转炉高压鼓风机的同步电动机连接，以提高功率因数。图1  依玛拉特厂9000kVA电炉电压及负荷与cosφ的关系     （二）二次电压的选择     目前尚无准确的矿热电炉的二次电压计算方法，可根据炉子特性、炉渣成分、炉子功率等因素结合类似工厂的实际经验和数据来选择。由于生产中原料成分可能变化，通常炉用变压器要作成8～15级以适应操作功率和炉渣性质的变化，级间差20～40V。     二次电压可按下述公式估算：     1、按经验公式                                       （2）     式中 —炉用变压器的二次电压，V；       —每根电极的功率，kVA，三级电炉每根电极的功率为炉子额定功率的1/3，六极电炉每根电极的功率为炉子额定功率的1/6。     K和n值列于表1。 表1  K和n值熔炼性质Kn①三极六极熔炼成铜锍14190.35渣用电热前床7.58.40.41     ①近年来，有些国家和工厂趋向于采用高电压操作，获得较好技术经济指标。表中经验数据应予提高，对铜镍精矿或矿石熔炼，n值可达0.29～0.32；对铜精矿熔炼，n值可达0.392。     2、按圆周电阻系数计算     当渣型和温度一定时：                                  （3）     式中 —电极直径，cm；       —每根电极端部对炉底的电阻，Ω，   —圆周电阻系数，Ω·cm，由实验却确定。     铜锍熔炼电炉内 一般为2.06     电极对炉底的电压（相电压）按下式确定：                                       （4）     式中 —相电压V；       —每根电压的功率，kVA。     变压器的二次额定电压 为：     对单相六极电炉：                               （5）     对三相三极或六极电炉：                               （6）     式中 —电炉电效率，一般为0.95～0.96；         X—短网感抗，Ω。     因一般电炉感抗很小，上两式可简化为：     对单相六极电炉：                                      （7）     对三相三极或六极电炉：                                     （8）     3、按每根电极的熔池电阻计算（ ）                          （9）     式中 —每根电极的熔池电阻，Ω；        —渣层厚度，cm；        —电极插入渣层深度，cm；          —炉渣在熔池平均温度下的电导率，Ω-1·cm-1，在条件许可时应测定工艺选择的某种渣型的电导率，或按表2、表3选取其近似值。       —考虑熔池内固体物理分布情况及电极插入深度的系数，见表4。      —考虑电极工作端形状的系数，见表5。     由公式9求出 后，再按公式5或公式6计算变压器二次电压。 表2  高铁炉渣的物理化学性质测定数据（一）编号炉渣成分，%熔点℃热含1200℃  kJ/g粘度，10-1Pa·sSiO2FeOAl2O3CaOMgO1250℃1200℃1160℃134.0952.754.643.161.0710901.471.22.54.6236.3448.156.842.381.2310051.211.62.82.2337.7650.214.391.461.3511001.221.72.84.0440.0841.412.962.091.1011202.081.72.95.7542.1139.414.181.791.2511602.102.65.421.8 续表2  高铁炉渣的物理化学性质测定数据（二）编号电导率，Ω-1cm-1表面张力，N/m密度，t/m31250℃1200℃1160℃1250℃1200℃1160℃1250℃1200℃1160℃10.30.280.210.3500.3670.3983.353.433.5020.190.110.090.3300.3430.3603.153.283.3530.270.220.180.3270.3350.3483.253.323.4040.170.140.120.3050.3160.3243.153.203.3050.0060.0610.0520.2840.2860.2952.783.053.20 表3  高钙镁炉渣的物理化学性质测定数据（一）编号炉渣成分，%熔点℃热含1250℃  kJ/g硅酸度密度，t/m3FeOSiO2CaOMgOAl2O3111.5140.2217.3811.5510.4612001.441.763.27215.3741.7517.0911.399.7312201.391.733.32317.8443.2515.819.749.1611801.321.863.36419.6241.4915.775.569.1511701.431.743.55521.8639.2815.699.049.0911401.421.623.45611.4336.7620.8813.1711.3012001.411.423.29718.0934.4817.5211.7710.3612001.431.333.43820.0034.6719.2911.4610.2111701.331.323.46922.5133.7516.4710.4110.9311701.511.303.561024.6432.0315.7510.1810.3211801.381.223.571110.8441.8420.8012.408.3312101.511.493.261216.3243.1817.0911.218.0912201.431.783.331318.9942.4015.9210.957.4311701.471.723.371412.5438.2221.5913.389.1812001.511.203.291517.1337.7618.6612.638.5411951.481.423.421619.8537.4718.6111.658.0711751.391.373.411723.3835.3117.1612.757.5511701.501.193.51 续表3  高钙镁炉渣的物理化学性质测定数据（二）编号粘度，10-1Pa·s电导率，Ω-1cm-11260℃1280℃1300℃1320℃1330℃1340℃1260℃1280℃1300℃1320℃1330℃1340℃133.426.221.017.215.714.80.0440.0500.0580.0680.0780.10231.616.012.49.4329.013.810.79.49.19.00.0760.1020.1230.1380.1460.160416.011.37.85.24.43.60.0760.0830.1000.1280.1700.215517.414.010.98.67.97.20.0650.0710.0880.1390.193635.025.020.016.214.513.00.0480.0520.0540.0550.056720.814.510.98.88.30.0790.0980.1200.16587.45.03.62.60.0840.0940.1120.1430.165920.912.37.95.65.04.80.0820.0980.1230.1460.1651013.04.94.23.43.22.81116.012.09.57.67.06.41214.611.910.108.58.07.5139.88.57.26.05.44.81423.015.810.67.67.06.60.0760.0850.1101542.026.017.712.310.38.50.0840.112165.64.43.32.52.21.90.1320.172177.05.64.53.83.73.60.1020.1260.160表4  电极插入熔池深度的系数表物料分布特点当 为下列数值时的系数炉料至电极表面距离料堆沉入渣层深度0.250.5接近电极直径011大于电极直径＜11炉料完全覆盖熔池表面1.2炉料完全覆盖熔池表面＞1.3表5  电极工作端形状的系数表0.2511.5平端头圆柱形电极1.51.752具有锥体高度为 的锥形电极111     （三）二次电压级的确定     以上计算的额定电压只能反映某一特定条件的合理电压值。实际上，物料条件及操作条件常有变化，因此，在确定变压器的二次电压时，应有一定的调节范围，另外，为适应开炉期低负荷运行的需要，还可以在低功率范围内按恒定电流条件设计，即变压器具有恒功率和恒电流两个工作范围。炉用变压器功率及二次电压，见图2。图2  炉用变压器功率及二次电压     图中， 为额定工作电压（或计算电压）， 及 分别为变压器额定功率时的调压范围， 为功率下降后（恒电流工作段）的最低电压。炉用变压器的 、 及 电压值可列式计算：=（1.1～1.25）                                     （10）=（0.1～0.8）                                     （11）=0.5                                           （12）     变压器恒功率段内的电压级按下式确定：                                     （13）     变压器恒电流段的电压级数按下式确定：                                        （14）     式中 、 为额定电压级数的电压差，其值见表6。 表6  功率与级差伏数值功率范围，kVA恒电流段，V恒功率段，V1000以内5～108～121000～600010～1515～256000以上15～2018～35     注：变压器调压方式有无载调压和有载调压两种。新设计的大型矿热电炉炉用变压器多采用有载调压。     云冶电压级：1号电炉变压器电压级为8级，级差为20V；     2号电炉变压器电压级为27级，级差为15V。     变压器的二交电压的切换，中小型电炉采用无载切换方式，大型电炉采用有载调压切换方式，即改变电压时，可以在带电的情况下进行工作。     （四）炉子主要尺寸的确定     1、电极直径及电极分布直径的确定     电极直径是根据功率和选定的电压以及电极截面上的单位电流密度选定的。     （1）电极直径可按以下公式计算：     按电流强度计算                                     （15）     按炉子功率计算     三相电炉                                            （16）     六极单相电炉                                        （17）     式中 —电极直径，cm；        —电极内最大电流强度，A；        —电极内单位电流密度，A/cm2,见表7。        —炉子额定功率，kVA；        —炉子额定功率时的最小电压，V。 表7  几种不同类型电炉的自熔电极电流密度炉子用途不同直径电极的电流密度，A/cm2＜600mm＜900mm＜1200mm铜锍电炉4～53～42～3.5炼镍铁电炉5～63.5～4.53～4电热前床2.5～32～2.5    16、17公式未考虑电极工作时的消耗速度。自焙电极的电极消耗速度不应超过电极糊的烧结速度，否则将产生“软断”的严重事故。因此，按上述公式计算出电极直径后，还必须验算每日电极下放长度（ ），若 大于电极烧结速度 （m/d），则直径不符合要求，必须增大 使 下降，直至 ＜ 为止。    与电极糊种类、质量、炉顶温度等因素有关，对熔炼铜镍锍或铜锍的电炉， =0.35～0.45m/d。    按下式公式计算：                                （18）     式中 —每日电极下放长度，m/d；        —烧结后电极糊的堆积密度，t/m3；        —电极直径，cm；         m—电极根数；         K2—时间利用系数，一般为0.92～0.95；         —每1000kW·h电能消耗需要耗用的电极糊重量，t/1000kW·h。     自焙电极的电极糊消耗量（ ）实践的经验数据见表8。 表8  自焙电极电极糊单耗经验数据熔炼过程的特点，kg/1000 kW·h铜硫化物精矿熔炼4～4.6（高达10）铜镍硫化矿石或精矿熔炼4.1～6.2氧化镍矿石熔炼9～11转炉渣贫化5～8kg/t渣     （2）电极分布直径     根据电极直径可确定电极分布直径，即可确定排成一条直线的电极中心间距离或沿电极中心通过的圆周直径，后者电极配置在三角形顶点内：                                      （19）     式中 —电极分布直径，cm；        —电极直径，cm；         —确定电极分布直径时的系数，见表9。 表9  确定电极分布直径时的系数炉子用途及型式K值长方形铜锍电炉2.7～3.2长方形电热前床3～4圆形电热前床3～3.5长方形贫化电炉2.5～3.0     2、炉床面积的确定     （1）对于圆形电炉炉床面积为：                                       (20)     式中  F—圆形电炉床面积，m2；            D—圆形电炉的内径，m；            D= +（4.4～5）                                  （21）          —电极直径，m；          —电极分布直径，m。     （2）对于长方形电炉炉床面积为：     ①按经验计算炉床面积： F=BL                                            (22)     式中  F—炉床面积，m；           B—炉膛宽度，m，按下列经验公式确定：                B=K宽d极，m                                       （23）         K宽—系数，见表10。 表10  系数K宽值名称K宽长方形熔炼电炉5～6长方形贫化电炉或电热前床没有水冷炉壁时6～7有水冷炉壁时4.8～5.5         —电极直径，m；          L—炉膛长度，m，按下列经验公式确定：           对于三极电炉：L=(12～13)                                 (24)           对于六极电炉：L=(19～21)                                   (25)     也可用下式计算：        L=(m-1)＋（2.5～3） +（3.2～3.6）                     （26）     以上式中符号意义同前。     电炉炉膛宽度B也用以下方法计算：     当为长方形电炉时，其炉床宽度与长度之比可以取为：     三极电炉：1∶2.2   六极电炉：1∶4     由此，炉宽为： 或 ，m     炉床尺寸和电极直径之比可在电极有效区对炉墙有影响的位置进行检查。     实际上，入炉墙到电极中心的最小距离小于（2.5～2.8）d（长方形电炉），（2～2.5）d（圆形电炉），则长方形电炉宽度可为：（5～5.6）d，而圆形电炉直径可为 +（4.4～5）d，这样，可以保证炉墙寿命。     图3为三极电炉简图。图3  三极电炉简图 1－放锍端；2－放渣端     ②按单位面积功率计算炉床尺寸：,m2                                     （27）     式中 —炉子单位功率，kVA/m2；          —炉子功率，kVA；          可依据炉子额定功率按下式计算：                                        （28）     式中 及 同上公式，K和n为系数。     不同操作过程和不同型式的炉子的K和n系数值列于表11。 表11  不同操作过程和不同型式的炉子的系数K和n值操作过程和炉渣型式Kn长方形电炉熔炼成铜锍40.35圆形电炉熔炼成铜锍80.35渣用长方形电热前床279-0.18i①     ①在这种情况下，幂指数是负数，因为单位功率是随着炉子功率的增加而降低。     目前炉膛单位面积功率实践经验为100～400kVA/m2。     3、电炉炉膛高度的确定                               （29）     式中 H—炉膛高度，m；          h1—铜锍层厚度，m，一般为0.7～0.8；          h2—渣层厚度，m，一般为1～1.5；          h3—料层厚度，m，一般为0.3～0.6；          h4—气体空间高度（料坡顶至拱顶中心），m，以保证炉膛内气体流速2～4m/s为宜。     二、电炉设计参考图     云冶30000kVA铜冶炼电炉见图4。     国内外铜熔炼电炉主要参数见表12。     云冶电炉炉用变压器技术规格及变压器特性实例见表13、表14。图4  30000kVA铜冶炼电炉 1－排烟口；2－出渣口；3－放铜口；4－加料口 表12  国内外铜熔炼电炉主要参数（一）厂别电炉功率kVA单位功率kVA/m2变压器台数二次电压V炉子尺寸，m炉长炉宽高云冶1号炉300002543261～40421.55.54云冶2号炉30000231.83310～70022.285.814.5苏力切尔玛3000347～9311.2563.3罗斯卡1200083.3650～4002463今贾5500813120～22013.15.183.0布利赫勒克3000167170～160Φ5（圆形）依玛特拉9000169.1380～1288.58阿纳康达3600012931.78.8茵斯皮雷森51000134.23150～50035.6610.675马弗利拉3600014331.310.364.48杰兹卡兹干500002973600～800247杰兹卡兹干30000178247皮尔多普24000180.53190～38022.164.2 续表12  国内外铜熔炼电炉主要参数（二）厂别炉床面积  m2电极直径  mm电极个数电极电流密度  A/cm2电极中心距离  m云冶1号炉118110064.033云冶2号炉129.5120063.2苏力切尔玛85032.75罗斯卡144120062～33.0今贾68105433布利赫勒克约187803依玛特拉53.266032.45阿纳康达27916506茵斯皮雷森38018006马弗利拉223.5杰兹卡兹干16812006杰兹卡兹干16812006皮尔多普133110063.0 表13  云冶2号30000kVA电炉用变压器技术规格及特征型号电压线高压侧低压侧容量kVA电流，A电压，V电流，AHKDSPZ -10000/351285.7170014286100002285.7168514599100003285.7167014925100004285.7165514267100005285.7164015625100006285.7162516000100007285.7161016395100008285.7159516847100009285.71580173411000010285.71565176991000011285.71550181821000012285.71535186921000013285.71520192311000014285.71505198021000015285.7149020408100001627747520408969417268.5460204089388182604452040891821925143020408877520242415204088470212334002040881632222438520408785723215.537020408755124207355204087245251983402040869362619032520408663327181310204086326     注：该电炉变压器额定功率为50Hz，单相，高压侧电压均为35Kv。 表14  云冶1＃30000kVA电炉炉用变压器技术规格及特性型号电压线高压侧低压侧容量kVA电流，A电压，V电流，AHDPF-10000/351285.7140424780100002285.7138026310100003285.7136027770100004285.7134029410100005285.7132031250100006285.7130033000100007285.7128035700100008285.712613831010000

冶炼厂的配料通常包含两个方面：其一，如果精矿来源比较多，其化学成分和物理性质差异又较大,为了稳定冶炼过程的技术操作条件,须将各种精矿按比例混合使用,保证精矿的物理化学性质在一段时间相对稳定;其二，冶炼过程除了要求精矿成分相对稳定外,还需根据冶金计算配入一定量的熔剂、返料、粉煤等。常用和配料方法有干式配料和湿式配料两种，前才又分为仓式配料和堆式配料。任何炉型的熔炼配料都是在确定了渣型的基础上,根据炉渣的Fe/SiO2比来确定石英熔剂的加入量。经电炉熔炼的配料为例，其中投入的Fe量等于产出的Fe量,石英的配入量等于炉渣的SiO2量减去投入含SiO2量。具体计算过程如下：以上100kg焙砂为计算基础，表1列出已知投入产出的含 镍物料的数量和给成，并在列表中算出已知物料量。 投入的Fe量为：(1)焙砂含Fe量：100×32.10%=32.10kg (2)转炉渣含 Fe量：30×50.04%=15.01kg(3)烟灰含Fe量：9.45×26.32%=2.49kg 投入物料中的Fe量之和为：32.10+15.01+2.49=49.60kg 产出的Fe量为：(1)低镍锍中的Fe量：44.41×44%=19.54kg (2)烟尘中的Fe量：2.84×30%=0.85kg(3)炉渣中的Fe量：49.60-19.54-0.85=29.2kg根据经验数据取Fe/SiO2=0.7，可计算出渣中的SiO2含量为：29.2/0.7=42.43kg,现已知投入炉料中的SiO2量为：15.28+6.93+1.76=23.97kg。故需要加入的SiO2量为：42.43-23.97=18.46kg，已知石英熔剂蝇含SiO291.89%,需加入石英石为18.46/0.9189=20.09kg。表1 电炉熔炼配料计算的已知条件项目物料重量NiCuFeMgOSiO2　/kg/kg/%/kg/%/kg/%/kg/%/kg/%投入焙砂1005.935.933.153.1532.132.111.1211.1215.2815.28转炉渣300.770.230.650.250.0415.011.090.3323.116.93烟灰9.455.230.493.10.2926.322.492.92.2718.61.76产出低镍锍44.4114.146.287.753.444419.54　　　　电炉渣108.8　　　　　　　　　　烟尘2.845.50.163.150.09300.859.940.2819.10.54烟气2.6　　　　　　　　　　表2 电炉熔炼本料计算中部分物料平衡项目物料重量NiCuFeMgOSiO2名称/kg/%/kg/%/kg/%/kg/%/kg/%/kg投入焙砂1005.935.933.153.1532.132.111.1211.1215.2815.28转炉渣300.770.230.650.250.0415.011.090.3323.116.93烟灰9.455.230.493.10.2926.322.492.90.2718.61.76石英20.09　　　　　　　　91.8918.46合计159.5　6.66　3.64　49.6　11.72　42.43产出低镍锍44.4114.146.287.753.444419.54　　　　电炉渣108.80.20.220.1

1983年9月在柳州冶炼厂的电炉投入了工业生产。因为电炉熔炼温度高，复原气氛强，烟气量小和烟尘率低，获得了满足的技能经济目标和很好的经济效益。    该厂熔炼烟尘的成分见表1，所用的复原煤成分（％）为：灰分12.53，蒸腾分21.48，C 63.12，S 0.65，SiO2 7.13，CaO 0.46，FeO 1.33。熔剂为：（1）石灰石，含49.56%CaO， 7.13o%MgO；（2）纯碱，含Na2CO398. 5％～99.0％。 表1  柳冶送电炉熔炼的烟尘成分 烟尘类别烟     尘     成     分/ %SnAsSbPbSZnAl2O3SiO2CaOFeO反射炉烟尘 鼓风炉烟尘 精粹烟尘 反、鼓、烟化炉的烟道尘37± 39~46 49.87 32.812.91 3.53 5.71 0.490.2 1.03 0.76 0.451.18 7.05 0.75 0.230.51 2.22 1.88 4.4514.18 3.70   16.67    8.09 0.6323.6 7.08 1.80 6.51.65 0.29 0.16 2.673.09 5.02 4.12 5.25     其生产流程见图1，熔炼产品成分见表2。图1  柳州冶炼厂电炉熔炼生产流程   表2  锡烟尘电炉熔炼产品的成分/ %   产品 称号SnAsSbPbSZnCuBiFeFeOCaOSiO2Al2O3精 锡 富 渣 烟 尘91.34 7.40 22.571.67 0.18 4.191.17 0.17 0.212.79 0.23 1.22    1.400.16 4.09 37.04  1.99      9.99 1.07  9.31 0.24  34.60 1.93  8.28  精 锡 富 渣 烟 尘91.85 3.72 29.051.05 微 2.461.88 0.01 0.183.80 0.50 0.660.135   2.090.17   34.740.314    0.045    0.55      9.94 0.58  14.78 0.33  43.5 2.50  12.92  精 锡甲93.70 乙89.724.171.212.000.29 0.420.0721.01    富 渣 烟 尘8.17 25.240.05 4.09微 0.360.5 0.79  2.23  37.38         11.63 1.0812.04 0.5132.00 1.3810.98  精 锡甲92.53 乙77.201.161.302.420.09 0.1750.030.90    富 渣 烟 尘4.00 26.110.024 4.130.012 0.310.05 1.43  0.75  33.33         9.26 0.5714.56 0.3125.00 1.3013.00       技能数据如下：    电炉：    炉床面积：3.14m2；处理才能：7～9t/d；功率：400kVA    配电准则：熔化造渣期电压120V，电流1900～2000A；放渣后120V，200～300A    炉顶温度：熔化造渣期600～800℃，炼渣期800～1000℃    电极刺进深度：1/3～2/3渣层厚度；炉内负压：0～29Pa    炉料：    配料：复原煤率10％～12％，硅酸度1.2～2.5，纯碱3％    团粒：要求水分低于5％；粒级小于10mm的粉料不大于20％    进料：分批进料，低料坡熔炼。每2～3h进一批料    熔炼：炉料彻底熔化造渣后即可放锡、放渣。每炉熔炼时刻不超越24h    目标：    锡直收率大于78％；吨料电耗900～1150kW·h；吨料电极耗费小于10kg；炉床才能8～l0t（炉·d）；乙锡率23.88％；烟尘率20.3％；收尘功率98. 62％；渣率26. 89％。    锡与锌的分配率见表3，电炉与反射炉熔炼锡烟尘的目标比照见表4。    电炉熔炼产出的二次烟尘中，锌富集至30％以上（见表2)，便于提取。由二次烟尘提锌是制备硫酸锌，其生产过程是：高锌烟尘→硫酸浸出→石灰中和→加氧化除铁→加锌粉除铜镉→蒸腾结晶→离心过滤→ZnSO4·7H2O。硫酸浸出渣富集着锡则回来电炉熔炼。假如浸出渣含铟较高则可参加10％无烟煤，在1000～1050℃下进行复原焙烧，进一步蒸腾铟。富集的铟尘用浸出法收回铟。铜镉渣用于提镉。 表3  电炉熔炼锡烟尘时锡与锌的分配率项目粗锡炉渣烟尘丢失Sn/ % Zn/ %82.23 0.751.31 2.4115.83 90.590.63 6.25 表4  柳冶电炉与反射炉熔炼锡烟尘的目标比照 熔炼炉类型直收率/ %粗锡档次/ %乙锡率/ %渣率/ %渣含锡/ %二次烟尘的锡、锌含量炉子寿数/月炉床才能/t.d-1.m-2吨粗锡的原材料耗费/元Sn/ %Zn/ %反射炉熔炼54.478.4410044.8511.203417.48三个月小修0.88950电炉熔炼82.290.2923.926.893.452635.3612个月还未修3400

巴西锡公司炼锡厂为了将钽、铌富集于渣中便于回收，采用三次电炉还原熔炼流程。该厂处理的物料较杂,有：（1）泰国的高品位精矿，平均含锡65%以上；（2）玻利维亚的不纯精矿，含30%-60%Sn,除含硫外,还含有较多的铅、砷、锑、铋和铁及低熔点脉石等；（3）巴西的高铁精矿，平均含40%Sn，并有相当数量的钽铌矿物；（4）各种残渣、浮渣等二次物料（约占总物料量的20%）。图中   巴西锡公司炼锡厂炼锡流程 （焙烧物料量多用膛炉，量少用回转窑）

一、铜锍的放出     在大型矩形电炉靠近一侧的端墙上一般设有3～4个不同高度的铜锍放出口，其中一个接近炉底层面，供放空铜锍用，其它放出口高度与铜锍层的厚度有关，一般高出炉底以上200～500mm。小型电炉一般设置两个放出口，一个作放空用，另一个供经常使用，高出炉底约250mm。     铜镜放出口采用耐火衬套，耐火衬套是用耐热的铬镁质材料制成，也有用石墨制作的，寿命可排放1000~1500t铜锍。衬套上的铜锍放出口孔径为30～50mm（见图1）。     电炉放出的铜锍为1130～1150℃，温度高时电耗增加，但不易堵塞铜锍口；温度过低，则排放缓慢且易冷凝。     放铜锍溜槽一般用铸铁或铸钢槽段连接而成，内衬旧镁砖或铬镁砖并抹上耐火泥，表面再烧结一层电极糊。     根据转炉的需要定期从炉内放出铜锍。图1  铜锍放出口图 1－插销；2－压盖；3－石墨衬套；4－水冷管；5－进出水管     二、炉渣的放出     炉渣放出口一般需要3～4个，设在靠近炉子另一侧的端墙上，根据渣面和铜锍面的不同距炉底的高度为1200～1600mm。     炉渣放出口一般采用水冷铜水套，也可采用石墨衬套，衬套上孔径为60～100mm。     电炉放出的炉渣温度为1220～1240℃，难熔炉渣可达1360℃。放出的炉渣可用水碎，也可用渣罐车将体态渣运走。     放渣溜槽一般为钢或铸铁溜槽段连接而成，也有用铜质水冷溜槽的。     在开始排放铜锍或炉渣时，一般需用氧气烧开铜锍口和放渣口。     云冶铜锍及炉渣放出口均采用石墨衬套，石墨     衬套主要成分：固定炭81%～95%；灰分5%～18%。     衬套规格实例见表1。 表1  衬套规格实例，mm名称大头小头长度铜锍（渣）孔径铜锍口衬套φ210φ180360φ45～50渣口衬套φ210φ180360φ60～70     图2为炉渣放出装置图。图2  炉渣放出装置 1－水套；2－石墨衬套；3－压盖

2月22日消息： 由于炼钢技术的进步，原来采用纯镍类原料冶炼合金钢和不锈钢的钢厂，从经济角度考虑已改用非纯镍类，因此，火法冶炼发展很快。处理红土镍矿的火法冶炼有两种冶炼方法，一种方法是用鼓风炉生产，另一种方法是电炉还原熔炼得到镍铁。由于鼓风炉冶炼是最早的炼镍方法之一，随着生产规模扩大、冶炼技术进步、炼钢厂对镍类原料要求的提高，以及环境保护要求的提高，这一方法已逐步被淘汰。采用电炉熔炼：(1)熔池温度易于控制，可以达到较高的温度，可处理含难熔物较多的原料，炉渣易于过热，有利于四氧化三铁的还原，渣含有价金属较少；(2)炉气量较少，含尘量较低；(3)生产容易控制，便于操作，易于实现机械化和自动化。因此，电炉熔炼是发展趋势。 由于红土镍矿熔点在1600～1700K之间，组成红土镍矿的矿物氧化物稳定性依次为：CaO>SiO2>Fe203>NiO，氧化物稳定性大小决定该元素的还原性大小，因此，红土镍矿中各氧化物在还原性气氛中还原顺序为：NiO>Fe203>SiO2>CaO。为了提高镍铁产品质量，电炉镍铁冶炼采用选择性还原原理，即缺碳操作：在电炉还原熔炼的过程中几乎所有的镍氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属铁，铁的还原程度通过还原剂焦炭的加入量加以调整，镍的比重较大，在生产中容易造成炉墙和炉底被侵蚀或烧穿(生产周期短的不到1个月)，电极事故频繁，产品含镍低。因此，电炉镍铁冶炼关键技术是：(1)延长炉龄，(2)减少电极事故，(3)提高产品含镍量和镍的回收率。 电炉镍铁冶炼技术措施 1)采用镁质材料筑炉，在筑炉过程中要配好粘合剂并控制用量；捣打时，每一层铺料厚度为40—60mm，并用风镐捣打紧密，捣打完扒毛后，方可铺料捣打下一层；在烘炉过程中要把水分烘干。 2)采用炭砖筑炉，改炭砖平放为竖放，并在炭砖中部打眼用小石墨电极连接成整体，砖缝用炭质材料填充，同时用风镐捣打紧密。 3)在筑炉时，两个出铁口要有一定高差，生产前期使用高位出铁口，当炉底侵蚀到一定程度时使用低位出铁口。 4)控制配碳量和提高二次人炉电压，控制电极下插深度，防止炉底侵蚀。 5)控制好渣型，尤其是渣中的FeO含量，其既影响渣的导电性，又影响渣的熔点，最终影响镍的回收率。 6)镍矿在人炉前需要预先经过干燥脱水，在干燥和预热时控制好配碳量和水分，有利于减少翻渣事故发生，同时也有利于因翻渣引起的电极事故。 7)电极压放时，要勤放、少放；有条件的也可改用炭素电极或石墨电极。 8)加强冶炼操作，勤观查，勤调节。  (miki)

高碳锰铁的生产方法有高炉法和电炉法两种。下面分别介绍这两种方法的特点。 (1)高炉法。高碳锰铁最早是采用高炉生产的，其产量高，成本低，目前国内外还在广泛采用.我国江西新余铁合金厂、山西阳泉铁合金厂为高炉生产高碳锰铁的定点厂家。 高炉法是把锰矿、焦炭和石灰等原料分别加人高炉内进行冶炼、得到含锰52%—-76写、含磷。.4%-0.6%的高炉锰铁。由于高炉与电炉冶炼高碳锰铁唯一的区别是热源不同，所以两者的炉体结构、几何形状及操作方法不一样，但两种炉子冶炼高碳锰铁的原理是相同的。 但是.两种炉子使用同一种锰矿冶炼时得到的产品磷含量不一样，高炉产品约高于电炉产品。.07%-0. 11%。这是由于高炉冶炼的炉料组成中的焦炭配量为电炉冶炼时的5-6倍，因而焦炭中有更多的磷转人合金内，而且高炉冶炼时的炉膛温度较低，因而冶炼过程中磷的挥发量较电炉低约10%, (2)电炉法。电炉法冶炼高碳锰铁有三种方法。 1)无熔剂法。对于含氧化锰较高的富锰矿，可以用无熔剂法冶炼锰铁、冶炼时炉料中不配加石灰，设备和操作类似硅铁，并且是在还原剂不足的条件下采用酸性渣操作。炉膛温度比熔剂法低约1320-1400 *C，用这种方法生产既要获得合格的高碳锰铁，又要得到含锰大于vG鉴供冶炼硅锰合金用的低磷、低铁富锰渣。此时锰的分配如下:入合金率为58%-60%，入渣率为30D%-’32D%D，挥发10YO。显然，用无熔剂法冶炼高碳锰铁必须使用含锰高的富锰矿，并且要求矿中有颇低的磷含量。该法虽然锰的回收率低，但用富锰渣冶炼硅锰合金时还可以回收绝大部分的锰，其锰的总回收率比熔剂法高。        无熔剂法冶炼高碳锰铁的过程是连续的，炉料随着熔化过程不断加入炉内，料批可由300kg锰矿、60 —- 70kg焦炭、1520kg钢屑组成。无熔剂法冶炼时，产品单位电耗很低，并且容易生产出低硅的高碳锰铁，这是因为大部分硅富集到渣中。        2)熔剂法.熔剂法是冶炼高碳锰铁普遍采用的一种方法。炉料组成中除锰矿、焦炭外，还有石灰。冶炼时采用高碱度渣操作碱度，B=1.3-1.4，使用足够的还原剂，以尽量降低废渣中锰含量，提高锰的回收率。这种方法用于以贫、富锰矿搭配冶炼高碳锰铁，以后还要详细讨论这种方法。        3)少熔剂法。这种方法是采用介于熔剂法和无熔剂法之间的所谓“弱酸性渣法”进行操作。该法是往炉料中配加适量的石灰或石灰石，把炉渣碱度m (CaO) /m (Siq)或m (CaO-}-M妇)/m (Siq)的比值控制在0.6—-0.8之间，借以既能提高锰的回收率，又能获得含锰25%-30%和适量含CaO的炉渣，把该渣配入冶炼硅锰合金的炉料中，既可节约石灰，又能减少因石灰潮解而增加的炉料粉尘量，从而改善炉料的透气性。 国外电炉冶炼高碳锰铁多采用无熔剂法和少熔剂法的酸性法。我国20世纪50年代也曾采用过无熔剂法冶炼，用含锰46%—-47%的富锰矿生产出含锰76%-80%碳锰铁，并同时获得含锰35%-40%的富锰渣。但因我国贫锰矿较多，所以目前多采用熔剂法或少量熔剂法。

由于炼钢技术的进步，原来采用纯镍类原料冶炼合金钢和不锈钢的钢厂，从经济角度考虑已改用非纯镍类，因此，火法冶炼发展很快。处理红土镍矿的火法冶炼有两种冶炼方法，一种方法是用鼓风炉生产，另一种方法是电炉还原熔炼得到镍铁。由于鼓风炉冶炼是最早的炼镍方法之一，随着生产规模扩大、冶炼技术进步、炼钢厂对镍类原料要求的提高，以及环境保护要求的提高，这一方法已逐步被淘汰。采用电炉熔炼：(1)熔池温度易于控制，可以达到较高的温度，可处理含难熔物较多的原料，炉渣易于过热，有利于四氧化三铁的还原，渣含有价金属较少；(2)炉气量较少，含尘量较低；(3)生产容易控制，便于操作，易于实现机械化和自动化。因此，电炉熔炼是发展趋势。　　由于红土镍矿熔点在1600～1700K之间，组成红土镍矿的矿物氧化物稳定性依次为：CaO>SiO2>Fe203>NiO，氧化物稳定性大小决定该元素的还原性大小，因此，红土镍矿中各氧化物在还原性气氛中还原顺序为：NiO>Fe203>SiO2>CaO。为了提高镍铁产品质量，电炉镍铁冶炼采用选择性还原原理，即缺碳操作：在电炉还原熔炼的过程中几乎所有的镍氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属铁，铁的还原程度通过还原剂焦炭的加入量加以调整，镍的比重较大，在生产中容易造成炉墙和炉底被侵蚀或烧穿(生产周期短的不到1个月)，电极事故频繁，产品含镍低。因此，电炉镍铁冶炼关键技术是：(1)延长炉龄，(2)减少电极事故，(3)提高产品含镍量和镍的回收率。 　　电炉镍铁冶炼技术措施　　　　1)采用镁质材料筑炉，在筑炉过程中要配好粘合剂并控制用量；捣打时，每一层铺料厚度为40—60mm，并用风镐捣打紧密，捣打完扒毛后，方可铺料捣打下一层；在烘炉过程中要把水分烘干。　　　　2)采用炭砖筑炉，改炭砖平放为竖放，并在炭砖中部打眼用小石墨电极连接成整体，砖缝用炭质材料填充，同时用风镐捣打紧密。　　　　3)在筑炉时，两个出铁口要有一定高差，生产前期使用高位出铁口，当炉底侵蚀到一定程度时使用低位出铁口。　　　　4)控制配碳量和提高二次人炉电压，控制电极下插深度，防止炉底侵蚀。　　　　5)控制好渣型，尤其是渣中的FeO含量，其既影响渣的导电性，又影响渣的熔点，最终影响镍的回收率。　　　　6)镍矿在人炉前需要预先经过干燥脱水，在干燥和预热时控制好配碳量和水分，有利于减少翻渣事故发生，同时也有利于因翻渣引起的电极事故。　　　　7)电极压放时，要勤放、少放；有条件的也可改用炭素电极或石墨电极。　　　　8)加强冶炼操作，勤观查，勤调节。

一、电极糊单位耗费     电极糊耗费是电极在熔炼过程中氧化焚烧的成果。清耗量除与电极糊质量有关外，主要与经过电极引进的功率成正比。因而，与电流强度及电压凹凸均有联系。此外操作要素也影响电极糊的耗费，如炉膛温度高，炉内漏入空气多将促进电极氧化而添加耗费。电极邻近料坡高对电极起维护效果则氧化速度减慢。炉猜中不稳定的固体氧增多，电极刺进渣层深度添加，都将添加电极糊的单位耗费。     铜电炉熔炼的电极糊单位耗费量实例见表1。 表1  电极糊单位耗费实例表厂别电炉功率kVA电极数电极直径mm电极糊耗费Kg/t炉料Kg/1000kW·h云冶30000612001.5～2.53.3～5.5苏力切尔玛300038500.48依玛特拉9000314002.454.6罗斯卡12000612001.65.0布利赫勒克300037802.54.85今贾5500310502.465.3马弗利拉36000616002.04杰兹卡兹干50000612001.4阿纳康达36000616501.89    二、电炉功率利用率     电炉功率利用率与厂商供电状况和工厂操作条件有关。规划率利用率一般可取0.9～0.975。     三、年工作日     电炉的年工作日由开、停炉及修理时刻决议。开、停炉质量直接影响炉体寿数和停炉后的检修工作量。     （一）开炉所需的时刻     一般新砌的炉体开炉所需时刻为25～30d，旧炉体需13～15d。大修后炉子开炉时刻组织实例见表2。 表2  电炉开炉时刻组织实例开炉阶段天数，d温度操控规模，℃电阻丝烘炉15250～300木柴烘炉2400～450电弧烘炉3800熔渣洗炉3800～830加料出铜2500～550算计25    （二）停炉时刻     停炉时刻，包含从炉内放出熔体及保温缓慢冷却一般需10～15d。     （三）修理时刻     电炉小修（包含修补炉顶、替换水冷石墨衬套）一般不断炉。大、中修需停炉进行。大、中修状况见表3。 表3  大、中修状况项目中修大修检修周期3～5a13～20a检修时刻30～40d60d检修内容1、除炉底以外的悉数砌体包含端墙，侧墙，炉顶从头砌筑 2、悉数设备检修，部分设备和金属组织替换1、炉子悉数从头砌筑 2、设备和金属结构部分替换，悉数设备修理 3、进行某些技术改造     （四）实践年工作日     电炉的实践年工作日为310～320d。

（一）实物产量     实物产量是指在特定时期内电炉生产的该产品经检验合格后检斤的实际重量。     例如：75％硅铁的实物产量为含Si在72％～80％的合格产品实际重量。     （二）标准量     实物量按所含主要元素换算成规定标准成分的产品产量，称为标准量。其计算公式为：            标准吨 = 产品主要元素实际万分（%）×产品实物量（吨）                            产品含主要元素的标准成分（％）     【例1】 75％硅铁标准成分规定为75％，现有含硅73.5％的硅铁实物量100吨，其标准量为：                           73.5%×100吨=98吨                                    75 ％     【例2】锰硅合金的标准成分规定Mn＋Si= 82％，现有含Mn63.3％、Si14.6％的锰硅合金实物量4.564吨，其标准量为：                         （63.3%+14.6%)×4.564(吨）=4.336吨                                      82 ％     计算说明：    （1）标准量要以每炉铁合金产品计算。     （2）产品化学成分小数点保留位数，以产品标准中的位数为准。     （3）企业上报的产品产量，一律以“吨”为单位，不保留小数（但计算工业总产值时，则计算到千克）。

镍是重要的战略金属，广泛用于不锈钢、高温合金、燃料电池等要害材料和高新技术领域。     现在，硫化镍矿资源日趋干涸，而占镍储量70％的氧化镍矿（红土镍矿）资源丰富，其勘探和采矿本钱低，可出产氧化镍、镍锍、镍铁等多种中间产品。红土镍矿资源的使用份额已占国际镍产值的40％以上，且呈不断上升的趋势。     以氧化镍矿为质料出产金属镍的工艺，分为火法和湿法两种。湿法工艺存在着工艺杂乱，流程长，收回率低，对设备要求高级问题，较适合于处理低镍低镁含量的红土矿。火法工艺有鼓风炉冶炼法和回转窑－电炉复原熔炼法(RKEF)。跟着炼钢厂对镍类质料要求的进步以及环境保护的需求，鼓风炉冶炼已逐渐被筛选。电炉熔炼虽存在能耗高的缺陷，但可处理含难熔物较多的质料，金属收回率高，炉气量少且含尘量较低，出产简单操控，能够一起收回镍和铁。镍铁合金能够直接替代电解镍，作为炼钢镍元素添加剂用于不锈钢出产，具有较强的本钱和报价竞争优势。因而，电炉复原熔炼出产镍铁是现在处理高硅高镁红土镍矿最有用的办法。     本研讨选用电炉直接复原熔炼工艺处理红土镍矿出产镍铁，探讨了相关影响要素及其效果机理，并对熔炼工艺参数进行了优化。     一、试验     （一）试验质料     试验用红土镍矿MgO、SiO2、Ni含量高，铁、钴较低，归于典型的硅镁镍矿，镍档次1.99％，Ni/Fe＝0.14，SiO2／Mg0＝2.58，该类矿一般选用火法工艺处理，产品首要是出产不锈钢的镍铁。红土镍矿的矿藏组成首要是铁顽辉石(Ca0.02 Fe0.35  Mg1.63 Si2O6)，鳞石英(SiO2）和透辉石(CaMgSi2O6）（图1)。复原剂为焦粉，焦粉的固定碳成分为80.49％。熔剂为含CaO 50.65％的石灰石。图1  原矿X射线衍射图     （二）试验办法     将红土镍矿枯燥、破碎、磨细后与复原剂、熔剂、粘结剂、水混匀后造粒、枯燥，操控造粒球团直径为lcm左右，枯燥温度为200℃。再将枯燥处理后的球团装入氧化镁坩埚，在电炉内升温熔炼，升温至熔炼温度后，保温必定时刻，随炉天然冷却至室温，即可得到上下别离的渣和镍铁合金。     （三）分析测验     质料矿藏组成选用XRD(Siemens D5000)进行分析。镍铁合金中镍、铁档次及S、P含量别离选用丁二肟分量法（GB/T223.25－1994）、三氯化钦－重滴定法(GB/T8638.6－1988)、焚烧红外吸收光谱法(GB/T8647.8－2006)、磷钼蓝吸光光度法（GB/T 8647.4－2006）进行分析。     二、成果与评论    （一）焦粉配比对熔炼的影响及其效果机理     在红土镍矿熔点(1600～1700K）范围内，矿藏中氧化物的稳定性依次为CaO＞SiO2＞Fe2O3＞CoO＞NiO，稳定性越小越易复原，因而，红土镍矿中各氧化物的复原才能：NiO＞CoO＞Fe2O3＞SiO2＞CaO。为了进步镍铁产品质量，电炉冶炼镍铁选用挑选性复原原理：经过操控复原条件，尽可能使镍氧化物被复原成金属，而高价态的Fe2O3部分复原为金属，其他复原为FeO或Fe3O4进行造渣，然后到达出产高镍铁合金的意图。     铁的复原量是经过复原剂焦粉的参加量进行操控。固定熔剂配比为10％，在1550℃下熔炼50min的条件不变，改变焦粉用量，调查焦粉配比对镍铁档次和金属收回率的影响，成果别离如图2和图3所示。由图2和图3可见，当焦粉配比在5％以上，跟着焦粉配比的添加，镍的档次逐渐下降，镍、钻、铁的收回率逐渐添加。图2  焦粉配比对镍档次的影响图3  焦粉配比对金属收回率的影响     如前面分析，红土镍矿中各氧化物在复原性气氛中复原才能NiO＞FenO，焦粉用量较少时，Ni比铁优先复原，因而合金中镍的档次很高。随焦粉配比的添加，更多的镍、钻、铁的氧化物被复原，金属收回率添加。当焦粉比＞11时，镍的收回率简直不变，可是很多的铁、钻被复原出来，构成合金中镍档次下降，影响镍铁合金产品质量。因而，本试验选取最佳焦粉配比为11％。     进一步分析焦粉配比对S、P在渣和合金中的分配比(Ls和Lp)的影响，成果别离如图4所示。图4  焦粉配比对S、P分配比的影响     由图4可见，焦粉配比在5％至10％的范围内添加时，S的分配比添加；焦粉配比超越10％后，S的分配比不再有显着的改变。 按分子结构理论，脱硫反响可视为：反响的平衡常数：    式中：W(S)、ω［S］别离为熔渣和金属熔体内硫的质量分数，fs、γs别离为金属熔体和熔渣中硫的活度系数，a为物质的活度。     在不另加FeO造渣的情况下，渣中FeO含量首要受焦粉用量的影响，跟着焦粉配比添加，渣中FeO的含量削减。渣中的（FeO）与合金中的［FeO］存在一个平衡，跟着焦粉配比添加，（FeO）削减导致［FeO］削减，有利于脱硫反响的进行IS的分配比添加。另一方面，（FeO）能促进石灰熔化，当（FeO）削减到必定程度后脱硫反响物（CaO）活度下降，对脱硫晦气，这两方面效果彼此抵消，导致S的分配比根本坚持不变。这点也可从试验成果上得到验证，在焦粉配比为10％～17.5％的范围内，S的分配比稳定在0.025左右。     由图4可见，P的分配比随焦粉配比在5％～17.5%的范围内添加而下降。 分子理论的脱磷反响为：    同于渣中4CaO·P2O5的浓度很低，可代之以X（P2O5），得到磷的分酯比    因而，随焦粉配比添加，炉渣中FeO含量削减，下降了炉渣的脱磷才能。     （二）石灰石对熔炼的影响及机理     石灰石的参加不只调整了碱度，下降了炉渣的熔点和黏度，也影响着金属的收回率和合金中镍的档次。固定焦粉配比为11％，在1550℃下熔炼50min的条件不变，调查熔剂配比对对镍铁档次和金属收回率的影响，成果别离如图5和图6所示。图5  溶剂配比对镍档次的影响图6  熔剂配比对对金属收回率的影响     由图5和图6可见，跟着熔剂配比在6％～11％的范围内添加，镍、钻、铁的收回率添加，镍在合金中的档次下降。持续添加熔剂配比，金属收回率下降。     参加必定熔剂能改进渣的功能，使金属在渣中的传质充沛，别离系数进步，搀杂丢失削减，因而金属收回率上升。随石灰石参加量添加，渣量增大，金属收回率下降。这是由于渣量的增大构成金属在渣中因机械搀杂丢失的部分增大；别的，石灰石分化发生的CO2耗费了部分焦粉，下降了炉内的复原气氛，影响了复原进程。这与低焦粉配比时镍铁档次高而金属收回率低的规则共同。故挑选最佳熔剂配比为11％。     S、P在渣和合金中的分配比随熔剂配比的改变别离如图7所示。由图7可见，熔剂配比在6％至40％的范围内添加时，S、P的分配比添加。图7  熔剂配比对S、P分配比的影响     依据脱硫反响式（1)和脱磷反响式（4)可知，石灰作为反响物能促进在金属－渣界面上进行的脱硫、脱磷反响。别的石灰还供给Ca2＋，因S2－的半径比O2－的半径大，所以Ca2＋首要会集在S2－的周围，构成弱离子对，下降渣中S的活度，然后进步促进合金中的S向渣中传递。由公式(3)，公式(5)可知，随石灰石配比添加，S、P分配比增大。     三、定论     （一）跟着焦粉参加量的添加，镍铁合金中镍的档次下降，金属收回率逐渐添加，一起，焦粉参加量的添加晦气于脱磷，对脱硫影响有限；     （二）适量石灰石的参加，可改进渣的性质，进步金属收回率，有利于脱硫、脱磷进程，但过多的石灰石，使得渣量增大，金属丢失增大；     （三）选用电炉直接复原熔炼的工艺从红土镍矿中提取镍铁合金的最佳工艺条件：1550℃，焦粉配比11％，石灰石配比11％。在最佳熔炼条件下，得到镍档次为22.82％的镍铁合金，镍的收回率为97.6％，S、P分配比Ls、Lp别离为0.024、0.145。

造锍熔炼是从硫化铜镍精矿提取镍的一个重要进程。在1300℃以上的高温文氧化气体效果下，物料 中的铁、铜、镍等的化合物以及脉石成成分,进行一系列的化学反应、熔化和溶解构成金属硫化物(镍锍)熔体与氧化物(炉渣)熔体两个互不混溶的液相,并因其密度的差异而别离。造进程所运用的熔炼设备有鼓风日记、反射炉、电炉、闪速炉和熔池熔炼炉等。其间鼓风炉、特别是因为烟气含SO2浓度达不到制可不可能 要求，因此形成环境污染管理费用高，故逐步被闪速熔炼和熔池熔炼技术所替代。    但处理资源丰富的低档次氧化矿时,化学结合水的脱除和矿石的预复原一般用回转窑逆流操作。鹰桥-多米尼加镍公司将枯燥和挑选的红土矿压团，然后在竖炉顶用复原,复原后的团矿在电炉中熔炼制取粗镍铁。值得指出，电炉熔炼是从氧化矿出产镍铁和镍锍的较好办法。烟煤氧化镍矿要求可以习惯高MgO渣、镍铁和低硫镍所需的高操作温度,要求高计新式 的供电系统和操作办法，完善的侧墙冷却系统等，电炉可望较顺畅处理出产中的这些困难，因此在镍红土矿的火法冶金出产中，电炉熔炼又被遍及选用。

电炉炉渣带走的铜损失约占铜总损失量的65%～70%。     一、炉料对炉渣含铜的影响     在电炉中熔炼含硫较高的物料时，铜主要与硫化物形态和机械夹带或溶解于渣中；熔炼含硫较低的物料时，渣中铜主要与氧化物形态存在。     云冶投产初期炉料含硫较低，铜的氧化物含量较高，其渣中铜的物相分析列于表1。 表1  电炉渣中铜的物相分析实例，%编号Cu总Cu氧化物Cu硫化物Cu氧化物/ Cu总10.440.230.2152.520.470.250.1353.230.500.310.1562.040.530.390.1473.550.540.440.1381.560.680.480.1370.570.690.560.0981.580.710.610.1085.590.780.720.0992.1101.151.060.1092.7     图1显示云冶炉料中氧化物形态存在的铜占总铜量的比率及炉渣和铜锍含铜的影响。炉料中铜的氧化率愈高，硫铜比愈低，熔炼获得的铜锍和炉渣含铜均相应升高。该厂为了降低渣含铜，曾在炉料中配入1～3%焦粉，其结果见图2。图1  炉料中 与铜锍和炉渣含铜的关系 1－铜锍含铜；2－炉渣含铜图2  焦粉配入量与炉渣含铜的关系 1－炉料氧化率为50%～56%；2－炉料氧化率为30%～40%     未加焦粉前，渣含铜0.57%。加焦粉后渣含铜平均为0.38%，下降了0.19%，其铜锍品位为40%～50%。同时渣含铜的物相分析也发生了变化，见表2。 表2  加入焦粉后渣中铜的物相分析，%编号Cu总Cu氧化物Cu硫化物Cu氧化物/ Cu总10.140.020.1013.320.160.020.112.330.180.010.15.640.200.010.135.050.220.020.129.160.230.050.1221.770.300.140.1046.780.330.110.1333.390.380.120.1531.6100.430.150.2434.9110.480.250.1752.0120.500.320.1163.7     为使电炉熔炼能适应不同成分的炉料，在车间内应配置加焦炭、黄铁矿等设施。     二、炉渣组成、铜锍品位和其它对渣含铜的影响     炉渣含铜的决定因素时炉渣组成。试验研究和工厂实践表明，电炉渣中的含铜量与硅酸度成反比，与炉渣密度成正比。渣中二氧化硅含量以36%～40%为宜。     炉渣中磁性氧化铁对渣含铜有害，可通过加入少量还原剂消除之。转化渣不返回电炉而进行专门处理时，可以减少炉渣中氧化铁的含量，降低渣含铜量。     铜锍品位的控制一般受原料品位、制备条件及吹炼工序的制约。按云冶的条件以40%～45%为宜。根据云冶铜锍品位与炉渣含铜的统计数据，电炉熔炼渣含铜一般为铜锍品位的0.9%。     电炉熔炼的特点是渣层有强烈搅拌，为了降低渣含铜，炉渣应从较为平静区放出。     保持稳定的渣面高度、渣层厚度和铜锍层厚度，有利于降低渣含铜。工业试验表明，连续放渣较周期性放渣，可降低渣含铜10%～15%。渣层厚度与渣含铜关系实例见表3。 表3  渣层厚度与渣含铜的关系渣层厚度，mm8001000120014001600渣含铜/铜锍品位，%1.060.840.80.750.65     电炉渣含铜在其它条件相同时，取决于沉淀时间。例如云冶由于负荷增加，床能率升高，沉淀时间减少，渣含铜有一定的增加。

日本矿业公司的日立冶炼厂为了提高金、银的直收率，减少中间产品和缩短熔炼工时及减少流动资金的积压，而于1967年改用电炉熔炼阳极泥脱铜浸出渣，1968年用氧化炉熔炼贵铅，产出的粗银再入分银炉精炼。     电炉生产初期，由于沿袭了原熔炼炉的作业条件，使需返回处理的冰铜及渣量较大，且氧化炉产出的氧化铅再处理后也返回大量金、银原料。为了降低炉渣含金、银量和减少中间产品产出量，经试验后，于1969年12月改用了新的电炉配料。改进前后的配料列于表1。采用新的电炉配料后，电炉至分银炉熔炼过程中需返回处理的主要中间产品由6种减少至3种，且大大降低了各中间产品的金、银含量（如表2）。据改进配料后的1971年的月平均统计，炉料的金、银品位及产品的数量、品位和回收率列于表3。 表1  改进前后的电炉配料改进前后原料配料名称%焦粉铁屑石英硅酸矿硫化矿PbO或（和）分银炉渣改进前浸出渣10036355氧化铅100355冰铜100363改进后浸出渣1002533～50 表2  中间产品及金银含量比较名称改进配料前改进配料后Au∕kgAg∕kgAu∕kgAg∕kg电炉冰铜12.41560氧化铅贵铅15.61450氧化铅冰铜1.5980氧化铅0.41190.2104分银炉渣3.51802.1140硝石碳酸钠渣0.1100合计33.542902.3244 表3  月平均给料品位及产品回收率分类名称质量∕t含量∕kg回收率∕%AuAgAgAg炉料阳极泥焙砂38.9188.69960氧化铅6.61110分银炉渣13.03.6221其他1.821.1117合计53.7219.911408100100产品电炉贵铅19.1216.91110798.6497.36炉渣24.11.41550.641.36烟尘3.20.2660.080.58合计46.4218.51132899.3699.30     改进电炉配料后的试验和生产实践证明，采用新的电炉配料具有如下的一些优点：     （一）由于减少了还原剂，因而浸出渣及氧化铅中的铅大部分进入渣中，使渣的流动性变好。     （二）几乎未发现生成冰铜。     （三）降低了电炉贵铅中的含铅量；金、银得到富集，从而提高了直收率。     （四）减少了需返回处理的中间产品数量，降低了金、银含量，减少了再处理量，加快了流动资金周转。