[科普中国]-电炉炼铁

原理及工艺特点

原料经配料加入炉内，炉料经加热、分解、还原、熔化、造渣及渣铁反应等过程生成生铁和炉渣，渣、铁定期从渣口、铁口放出。

电炉炼铁有以下特点：(1)炉内所有反应所需热量不是由燃料燃烧提供，而是由外部输入的电能提供。电流通过自焙电极引入炉内，电流通过料层、熔体的电阻及料层内熔体上部的电弧，将电能转化为热能。电热转换不带入其他物质，不产生气体、故对炉内气氛、对炉料及熔体不产生影响，且热量集中，易于获得高温，炉内温度易于控制。(2)电炉炼铁过程中的炉料的还原主要是直接还原(占总还原量的80%～90%)，由煤气产生的间接还原仅占10%～20%，其原因是电炉炼铁不鼓风，下部还原及分解产生的气体量仅约650m/t铁，炉料800～1000℃的间接还原区甚窄，炉料通过这一区域时间甚短、虽然下部上升煤气CO含量高达60%～75%，但间接还原数量较小。(3)炉料入炉后经下部上升的热煤气及自身电阻热的加热，经预热、分解、部分还原后在电弧下及附近的高温区迅速熔化，在很短时间内完成造渣、熔化、渣铁分离等过程，并在渣铁流经炉缸内赤热的焦层时进行终还原、渗碳及脱硫反应，最终聚集在炉缸形成铁水层和炉渣层，渣铁定期从铁口、渣口放出，冶炼周期比高炉炼铁要短，仅0.5～1.5h。(4)料柱短、对料柱的透气性要求低，因而对原料的强度要求比较宽松，可以使用强度低的原料和还原剂，如无烟煤、劣质焦。2

设备炼铁电炉有高炉身电炉，低炉身电炉，敞开式电阻炉等多种型式，使用最普遍的是低炉身电炉，这种电炉与铁合金生产用封闭式埋弧还原电炉极为相似。图中使用的即为典型的蒂斯兰德-霍尔(Tysland-Hole)低身电炉。炉膛呈圆形或矩形、椭圆形，电极在圆形炉内呈三角形配置，在矩形、椭圆形炉内则在长轴方向成一线配置。以33000kW的圆形电炉为例，炉壳外径12.0m、高3.5～5.0m，采用自焙电极，电极直径1.5m，炉衬外层用黏土砖砌筑，内层为沥青镁砂捣固层或用碳质耐火材料砌筑或用碳质材料捣固，炉衬寿命3～7年，炉盖一般用水冷钢结构内衬黏土砖构成。炉缸可设一个渣铁口，渣、铁从同一口中放出，或设一个出铁口，一个出渣口分别放出铁水、炉渣。中小型电炉可采用倾动式。

电流经炉用变压器、母线、电极把持器、自焙电极导入炉内。电流负荷由升降电极和切换电压控制，通常变压器次级电压为80～250V，多级可调，一般均为自动控制。多数炼铁电炉采用三台单相变压器组成供电变压系统，为改善功率因数，通常还应有相应功率的效率补偿电容器。

产品及技术经济指标电炉冶炼普通铁矿获得的生铁的典型成分为：C3.6%～4.2%，Si 1.0%～3.0%，Mn 0.1%～0.2%，P 0.02%～0.30%，S