一种直流四根电极工业硅矿热炉及生产工艺的制作方法

本发明涉及工业硅矿热炉，具体涉及一种直流四根电极工业硅矿热炉及生产工艺。

背景技术：

1、工业硅矿热炉，又称电弧电炉或电阻电炉，是冶金工业中一种重要的设备。其主要用途是还原冶炼矿石、碳质还原剂及溶剂等原料，以生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，以及电石等化工原料。矿热炉的工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，并使用自培电极。在操作过程中，电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量以及电流通过炉料时因炉料电阻而产生的能量来熔炼金属。

2、工业硅矿热炉的优点在于：通过强大的电流和高温，能够快速而有效地熔炼各种原料，提高了生产效率；与传统的燃烧式炉相比，工业硅矿热炉在熔炼过程中能够更好地控制能源消耗，减少了能源浪费。同时，通过优化炉膛结构和排烟系统，能够有效地减少废气排放，符合环保要求；工业硅矿热炉具有多种控制方式和调节手段，可以根据不同的生产需求进行灵活调整。例如，通过调整电流大小、电极位置等参数，可以实现对熔炼温度、熔炼速度等关键指标的精确控制；工业硅矿热炉适用于多种原料的熔炼，包括不同种类的矿石、废料等。这使得它在处理复杂原料和回收再利用方面具有很强的适应性；现代工业硅矿热炉在设计和制造上充分考虑了安全性和可靠性。采用高品质的耐火材料和电气元件，确保炉体的稳定性和耐用性。同时，配备完善的保护系统和报警装置，能够及时发现和处理潜在的安全隐患。

3、目前国内工业硅矿热炉设备生产电源，一般为交流电供电方式，例如授权公告号为cn218937062u的实用新型专利文件公开的一种大型矿热炉预防联电的装置，该装置就包括炉盖、三个电极，三个电极安装在炉盖顶部，三个电极在水平面的投影构成一个等边三角形，三个电极分别连接三相交流电的一相，炉盖上安装有炉盖提升平移装置，三个电极之间通过耐高温非导电材料装置固定，耐高温非导电材料装置的上部与炉盖的底部紧密接触，在使用过程中，矿物化液后，耐高温非导电材料装置部分浸入矿物熔液中。

4、在实际生产中，交流电矿热炉设备存在一定的缺点：1)炉料面温度高，料面易刺火而烧坏设备；2)环保收尘灰多；3)电耗在12000度/吨硅-14000度/吨硅波动导致电耗过大。

技术实现思路

1、本发明提供一种直流四根电极工业硅矿热炉，以解决现有技术中交流电矿热炉设备所存在上述技术问题；本发明的目的还在于提供一种直流四根电极工业硅矿热炉生产工艺。

2、为解决上述问题，本发明提供的直流四根电极工业硅矿热炉采用如下技术方案：

3、一种直流四根电极工业硅矿热炉，包括：

4、炉体，炉体内具有炉料，炉料包括硅石以及位于炉体的炉底和炉墙处作为还原剂的碳质材料；

5、四根电极，均位于炉体内且竖向插装在所述炉料中，四根电极呈矩形布置，以使各个拐角均为90°，各个电极之间形成电极端面到炉底碳质材料，再到炉料中的金属聚集物，再到电极的主要回路，以及电极到炉底的碳质材料，再到炉墙的碳质材料，再到电极的次要回路；

6、所述主要回路用于产生电弧以加热炉料，次要回路用于保证炉内的电气平衡和稳定运行。

7、进一步地，所述炉体的不同位置设置有多个加料口，以实现分散式同时或分时段加料，以应对炉内不同区域的加料需求。

8、进一步地，四根所述电极呈正方形布置，且正方形的中心线位于炉体中部。

9、进一步地，所述炉体的炉底和炉墙处均布置有高铝砖，高铝砖内侧具有所述碳质材料，高铝砖用于发挥高温下的耐火性，以满足工作需求。

10、进一步地，所述碳质材料包括碳砖和冷捣糊。

11、本发明所提供的直流四根电极工业硅矿热炉的有益效果是：

12、1)将传统的交流电加热改为直流电加热，具有如下优点，高效节能：直流电矿热炉采用直流电进行加热，具有更高的热效率。由于直流电的特性，能量损失较少，热利用率更高，从而实现了高效节能的效果；环保减排：由于直流电矿热炉的高效性，其产生的废气、废渣等污染物相对较少。同时，通过优化炉体结构和排烟系统，还可以进一步减少废气排放，符合环保要求；操作稳定：直流电矿热炉的电极稳定性较好，不易出现闪烁效应，使得炉内温度分布更加均匀，操作更加稳定；设备结构简单：直流电矿热炉通常采用单电极设计，设备结构相对简单，便于安装、调试和维护。

13、2)采用分散式加料，当炉内出现塌料时，采用分散的方式对已塌料的地方进行同时加料，加料效率更高，间隔时间更短，也即上一次加料与本次加料时间间隔缩短。

14、3)相比于交流电加热，直流电加热中，次要回路的功率很小，可不参与计算，使得电耗明显降低。

15、综上，通过上述设置，本发明完成了现有工业硅矿热炉的改良升级，有效解决了现有技术中存在的技术问题。

16、为解决上述问题，本发明提供的直流四根电极工业硅矿热炉生产工艺采用如下技术方案：

17、一种直流四根电极工业硅矿热炉生产工艺，包括如下步骤：

18、s1：用硅石、石油焦、精煤和木片配置炉料，炉料标准为碳含量不大于80kg；

19、s2：在炉体的多个加料口处进行分散式上料，向炉内加入炉料，并按照料层要求分层平料；

20、s3：启动直流冶炼电源，主要回路和次要回路工作，产生电弧对炉料加热，进行焖烧，烧结时间为t；

21、s4：经过时间t后，由于炉内出现料层塌料现场，通过多个加料口进行分时段加料，加料顺序为塌料的先后顺序；

22、s5：再次进行焖烧，再次出现料层塌料现场后，对已塌料处进行捣炉；

23、s6：再次上料，采用一批一批的分散方式从多个加料口处上料，并再次平料，按照料层要求分层平料；

24、s7：再次焖烧，烧结时间也为t；

25、s8：以s2至s7为一个循环，在炉体内多次进行上述循环操作。

26、本发明所提供的直流四根电极工业硅矿热炉生产工艺的有益效果是：1)将传统的交流电加热改为直流电加热，具有如下优点，高效节能：直流电矿热炉采用直流电进行加热，具有更高的热效率。由于直流电的特性，能量损失较少，热利用率更高，从而实现了高效节能的效果；环保减排：由于直流电矿热炉的高效性，其产生的废气、废渣等污染物相对较少。同时，通过优化炉体结构和排烟系统，还可以进一步减少废气排放，符合环保要求；操作稳定：直流电矿热炉的电极稳定性较好，不易出现闪烁效应，使得炉内温度分布更加均匀，操作更加稳定；设备结构简单：直流电矿热炉通常采用单电极设计，设备结构相对简单，便于安装、调试和维护。

27、2)采用分散式加料，当炉内出现塌料时，采用分散的方式对已塌料的地方进行同时加料，加料效率更高，间隔时间更短，也即上一次加料与本次加料时间间隔缩短。

28、3)相比于交流电加热，直流电加热中，次要回路的功率很小，可不参与计算，使得电耗明显降低。

29、进一步地，焖烧的时间t为100分钟。

30、进一步地，直流冶炼电源中，电压为133v，电流为60150.38a。