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论矿热炉生产过程中电极与炉料的判断问题目录1.为什么要求电极较深地插入炉料？22 .影响电极插入深度的因素有哪些？22. 1.焦炭加入量23. 2.焦炭粒度24. 3.焦炭性质25. 4.二次电压26. 5.操作情况37. 6.出铁时间38. 7.炉内积渣量39. 8. 电极间的极心圆直径33 .如何判断电极出入深度？33. 1.电弧响声34. 2.塌料和刺火情况35. 3.生烟区域大小36. 4.炉口温度37. 5.出铁情况34 .正常炉况应是什么样的？45 .为什么炉渣有时发粘，怎样处理？45. 1.炉渣过粘的特征45. 2.炉渣过粘的原因45. 3.炉渣过粘的危害性56. 4.炉渣过粘时操作注意事项57. 5.较大容量的电炉炉渣发粘时的两个措施56 .矿热炉炉内为什么有时刺火，如何处理?66. 1.刺火的概念67. 2.比较容易刺火的部位：68. 3.刺火的原因69. 4.刺火的危害：610. 5.刺火的处理方法:67 .为什么炉渣过粘时电极不易深插？78 .工业硅冶炼过程中矿热炉易出现的几种炉况问题78. 1.概述7第1页共9页8. 2.还原剂的选择及配料问题88. 3.炉况波动时出现的问题88.4.出炉时发现的问题88. 5.仪表操作中发现的问题81 .为什么要求电极较深地插入炉料？电极较深的插放炉料，可以提高炉温和扩大用蜗，为冶炼反应充分进行，创造了必要的热量条 件。因此，使电极较深的插入炉料，是冶炼操作中的重要环节。当电极插入炉料较深时，热量损失少，炉温高，生埸大，炉内化学反应速度快，于是出铁量 多，单位电耗低。反之，电极插入炉料较浅时，刺火和塌料现象均较多，热量损失大，炉温低，反 应不能充分进行，因此，就不会有较好的技术经济指标。电极的插入深度，主要与冶炼品种和炉容量大小有关。据实践经验，冶炼75硅铁，较大容量炉子的电极插入深度一般为10001200毫米，较小容量 的矿热炉，一般为7001000毫米。冶炼45硅铁较大容量矿热炉的电极插入深度，一般为 8001000毫米，较小容量炉子一般为500-800毫米较为合适。2 .影响电极插入深度的因素有哪些？2. 1.焦炭加入量焦炭的导电性比硅强。如果焦炭加入量过多，会影响电极深插。因此，在满足硅石中的二氧化 碳充分还原的条件下，焦炭加入不要过多，以利于电极插入。2. 2.焦炭粒度焦炭的粒度小，表面积增大，增加接触面，炉料的电阻大，则电极插入深；反之，焦炭的粒度 大，表面积减少，炉料的电阻小，则电极的插入深度就变浅。2. 3.焦炭性质这里主要是指焦炭本身的电阻。如果焦炭的电阻小，通过炉料的电流大，使电极上升，电极插 入深度就浅。反之，焦炭的电阻大，例如使用煤气焦等，因其电阻大，电极则可深插。2. 4.二次电压当冶炼采用较高的二次电压时，电弧较长，电极在炉料内插入较浅。反之，采用较低的二次电 压，电极插入炉料就比较深。第2页共9页2. 5.操作情况如果操作不当，诸如混料不均，偏加料，不及时捣炉。炉渣过粘，料面过高或炉内缺料等等， 都会妨碍电极插入炉料的深度和稳定程度。2. 6.出铁时间在炉况正常情况下，出铁间隔时间延长或铁水出不干净，炉内积存铁水势必较多，电极要上 升，电极插入炉料内较浅。2. 7.炉内积渣量排渣不好，炉内积渣过多，炉底上涨，电极的插入深度变浅。2. 8.电极间的极心圆直径相同容量的矿热炉，极心圆的直径较大时，电极间距离较远，炉料的电阻增加，电极插入炉料 内较深，反之极心圆直径较小时，电极插入深度变浅。3.如何判断电极出入深度？实践经验可通过以下五个方面，判断电极出入深度：3. 1.电弧响声电炉冶炼过程中，如果电弧的响声很大，则说明电极插入炉料过浅/。一般来说电极插入深度 超过800毫米，电弧响声较小。3. 2.塌料和刺火情况正常配料情况下，如果塌料和“刺火”现象频繁，说明电极插入炉料太浅。3. 3. t甘塔区域大小正常配料比情况下，如果炉料下降慢，说明电极插的浅，由于电极插的浅，高温区则上移，热 量损失大，因此甜蜗区域较小。3. 4.炉口温度炉口料表面温度高，操作条件较差，说明电极插入浅。3. 5.出铁情况正常配料比情况下，出铁口不易打开，铁水流速慢，温度较低，炉渣发粘流动性不好，不易排 出，说明电极往料内插入较浅。综上所述，电极插入炉料深度不够，往往是由于焦炭加入量过多或电极工作断过短，此时就要第3页共9页相应的减少焦炭加入量或酌情下放电极。4 .正常炉况应是什么样的？冶炼工基本任务之一，应当善于正确判断炉况，即使地调整和处理炉况，使炉况经常处于正常 状态。正常炉况的特征如下：1 .电极深而稳地插入炉料中。此时生土另较大，料面的透气性好，料层松软，炉气从炉口均匀地 送出，火焰呈桔黄色，料面没有发暗和烧结的区域，没有大刺火和塌料现象。料面较低并比较平 缓，椎体宽大。炉料下降较快，较大容量电炉的炉心料面稍呈下陷。2 .电流比较均衡和稳定，并能给足负荷。3 .出铁工作比较顺利。出铁口好开，路眼畅通，铁水流速快，打开出铁口后电流明显地下降， 铁水温度高，炉渣流动性和排渣情况均良好。出铁的后期，从出铁口喷出的炉气压力不大，炉气自 然地溢出。出铁完毕，出铁口好堵。出铁量正常，成份稳定。5 .为什么炉渣有时发粘，怎样处理？炉内还原剂不足，料面透气性不好的情况，叫炉渣过粘，有的单位将炉渣过粘叫炉况黑，亦即 料面光泽较暗。5. 1.炉渣过粘的特征1 .电极工作不稳定，符合波动较大，仪表不好操纵，电流表指针摇摆频繁，有时还出现给不足 负荷的现象。2 .料面的透气性不好，一出的炉气不均匀并且微弱无力。料层较硬。刺火现象严重，局部刺出 的是呈灼白色强烈的火焰。大面的火焰很少。3 .捣炉时会掘出粘结的大块料，甚至捣完炉之后，大面仍不冒火。4 .电极工作端的根部沾结较难清除，即使清除了又易沾结。5 .出铁工作不顺利。出铁口不易打开，铁水流速慢，出铁口不畅通，炉渣粘，不易排出，从出 铁口喷出炉气的压力大。铁水温度较低，出铁量较少，硅铁中含硅量偏低。5. 2.炉渣过粘的原因1 .配量比不适当，还原剂不足，炉内的化学反应没能充分进行，造成炉内硅石过剩，经熔化后第4页共9页便形成粘稠的炉渣。2 .有时为了增加电极插入炉料中的深度，加入过多地硬料（硅石较多的炉料），造成炉渣过粘。3 .由于原料质量较差，诸如焦炭粉末多或其水分含量增多；柜式的力度过碎或其抗爆性能差 （即高温下强度差），使炉内却炭火料面透气性变坏，造成了炉渣过粘4 .操作中没有及时捣炉，料面透气性不好，造成炉渣过粘。5. 3.炉渣过粘的危害性1 .炉渣过粘，造成严重刺火，热量损失大。炉内的过剩硅石，经熔化便形成炉渣，消耗热量增 多。因此，生产硅铁的单位电耗增加。炉渣过粘，还原剂不足，加之料面透气性不好，坦烟小，炉温低，使炉内化学反应速度减慢， 炉料下沉缓慢，则出铁量减少。2 .炉渣过粘，说明生烟附近有较多未被还原的二氧化硅，料层的透气性不好倒是刺火严重，干 过缩小，如果不及时处理，就会造成炉底上涨，电极深上升，路况进一步恶化。5. 4.炉渣过粘时操作注意事项炉渣过粘时，首先要稳定电极，然后处理炉况。否则，点击上升后，路况将会更加恶化。1 .如果由于配料比不当造成炉渣过粘，应及时调整，增加焦炭加入量，或者是当地附加焦炭， 最好是边捣炉，边附加焦炭。2 .加强料层透气性，彻底捣炉。如果炉渣过粘，产生严重刺火，应彻底捣炉。同时加强扎气眼 操作，引出高温炉气，放宽椎体，以利于增加透气性和扩大用蜗。3 .炉渣过粘，给不足负荷时，可生气电极，适当地增加焦炭。5. 5.较大容量的电炉炉渣发粘时的两个措施较大容量的电炉，炉渣发粘时，可采取以下两个措施：1 .炉渣过粘，炉渣排不出去，出铁口不畅通，在出铁前应向出铁口相电极附近，加萤石 100200公斤，以稀释炉渣。2 .炉渣过粘，点击插的浅，炉底温度低，炉渣不易排出，此时可加石灰块300400公斤，稀 释炉渣，扩大珀烟和提高炉温，已逐渐消除炉渣过粘的现象。较小容量电炉，路况发粘，捣炉时可将粘料挑出，并且附加些焦炭。出铁口不好开时，可用氧 气烧眼，扩大出铁口，以利于炉渣排出。炉渣过粘是炉况不正常现象之一，处理也比较困难，处理后约需816小时，或更长时间，才 能恢复到正常状态。因此，操作人员要经常观察炉况，即使地调整不正常的炉况，从而减少炉渣过粘现象。第5页共9页6.矿热炉炉内为什么有时刺火，如何处理?6. 1.刺火的概念硅铁冶炼过程中，由于炉料粘，料面透气性不好，或电极工作短，电极跟部或其周围的薄弱部 位，喷出较大压力的高温热气流，形成灼白色火焰，这种现象叫“刺火”，也叫跑火。7. 2.比较容易刺火的部位：1 .当炉渣过粘，料面透气性不好或锥体过尖，刺火往往发生在电极沾结粘料的地方，或料面某 一尖峰薄弱之处。2 .当电极工作端过短时，这时热量集中在电极周围，刺火多发生在电极根部。6. 3.刺火的原因刺火的原因是多方面的。主要有以下几点原因：1 .虽配料比正常，但由于操作不当，列如偏加料，加料速度过急或料面形状过尖等，加上捣炉 不及时，不彻底，使料面透气性变坏，炉内气体压力比较大，突破薄弱的料层而产生刺火现象。2 .配料中的还原剂不足，炉渣过粘，透气性不好而产生刺火现象。3 .电极工作端过短，热量集中在电极根部周围，甚至埋不住电弧，而在电极根部产生刺火现 象。4 .配料比中的还原剂过多，电极在炉料中插的较浅，或在电极根部沾结碳化硅（SiC导电性很强） 处，产生刺火现象。6.4. 刺火的危害：1 .刺火时喷出大量的高温热气流，热损失很大，增加电耗。2 .炉气多集中在刺火之外挽出，其他的部位炉气迤出的很少，透气性不均匀，不利于扩大生 烟，从而炉内的化学反应速度减慢。3 .炉口温度高，操作条件较为困难。4 .刺火严重时，如果铜瓦距料面较近，则容易烧坏铜瓦或冷却水管，造成热停炉。5 .刺火严重时，大量的一氧化硅气体逸出，易使硅铁中的含硅量降低。6. 5.刺火的处理方法：刺火现象是冶炼中经常出现的一种不正常炉况。处理刺火往往是一项比较难的操作，有时由于 处理不彻底，连续出现刺火。因此，首先要找出山声刺火的原因，然后进行彻底处理，这样，减少 热量损失，减轻劳动强度，使生产顺利进行。1 .采取下列方法处理刺火，及时要和适当的扎透气眼的方法结合起来，以利于增加透气性和扩第6页共9页大用烟。2 .如因电极工作端表面沾结粘料产生刺火时，应将沾后加入新料。3 .如因料面锥体过尖产生刺火，应及时变料，增加焦炭加入量，或边捣炉边附加焦炭。4 .如因电极工作端过短产生刺火，应酌情放电极。5 .如因偏加料产生局部刺火，应适当扎几个透气眼，如不见效，挑出粘料，推向炉心。加入炉 料后再扎几个透气眼。6 .长时间的刺火，刺火的部位料层已经很薄，接近要塌料时，应彻底挑开，先用炉内热料填 平，再加入新料。7 .为什么炉渣过粘时电极不易深插？炉渣过粘，蛆烟必然缩小，使电极不易交深地插入炉料中，主要原因：1 .电极与用蜗间的距离缩短，电阻减少，导电性增强，点击不易深插，尤其是土甘烟缩小，炉底 上涨后，铁水距电极较近，电极更不易深插。2 .透气性不好，热量多集中于用烟内，局部温度过高，并且是过剩的硅石被熔化成为了导电性 良好的液体，使电极不易深插。8 .工业硅冶炼过程中矿热炉易出现的几种炉况问题8. 1.概述工业硅又称为金属硅，工业硅产品属于光伏产业（新能源）及电子工业的上游产品。目前，我国 太阳能光伏产品占世界光伏市场80%以上的份额。为此，工业硅产品的市场需求及产品价格稳定而 受行业的青睐。工业硅冶炼行业属于高能耗领域，电能的消耗占据综合生产成本相当大的比重。近 年来，随着国家宏观政策及企业产能的提高等因素影响，工业硅电炉装备向着大型化、自动化、环 保化方向发展。但是，工业硅电炉大型化、自动化后引起炉况波动较为频繁、炉底容易上涨，炉况 有效冶炼周期较短，不仅造成生产指标较差、单位电耗较高，而且导致停炉、挖炉、砌炉、新开炉 等综合费用大幅度增加。硅在生产过程中生成的碳化物、熔渣沉积于炉底，造成炉底上涨、电极上抬、出炉困难、料面 刺火、炳烧时间较短、单位能耗高等问题。如果没有及早发现、正确分析判断炉况，未及时采取有 效措施，最终会导致停炉、挖炉、砌炉、新开炉等经济损失。根据挖炉时取出两种不同颜色及密度 的炉底硅进行化学成分分析，分析结果如表1和表2所示。第7页共9页碳化硅(SC)锐化硅(与。2)硅(Si)轼化钙(CaO)其他杂放623021.4()7.705.20表1深蓝色表面气孔较多的炉底硅化学成分碳化硅(S©轼化硅(SiOJ硅(Si)轼化钙(CaO)其他杂质354)43.2015.803.401.5-10表2银白色密度较好炉底硅化学成分从两种炉底硅不同的颜色、密度、化学成分看出，主要的成分碳化硅(SiC)和二氧化硅(SiCh)所 占比重较大。根据工业硅冶炼工艺分析，碳化硅和二氧化硅是冶炼过程中重要的中间产物。由于碳 化硅和二氧化硅没有达到分解形成工业硅的条件，究其主要原因是碳化硅和氧化硅在生成、分解反 应过程中，没有形成等量的动态平衡。工业硅的熔点温度在1400C,而碳化硅和二氧化硅的熔点 温度在17001800。在冶炼工艺过程中若不能及时分解形成工业硅，则将沉积于炉底，造成炉 底上涨，电极上抬。由于碳化硅和二氧化硅具有熔点温度较高，黏度较大，流动性较差等特点，当 炉底沉积上涨到一定的限度，很难靠电极电弧热能去熔化、分解、抑制炉底上涨问题。由此说明， 工业硅冶炼中动态平衡是很难把握的，很难靠电极电弧热去熔化排出，那么，工业硅在冶炼工艺过 程中炉底上涨现象也是很难避免的。8. 2.还原剂的选择及配料问题过去工业硅冶炼还原剂用木炭，随着木炭的减少等因素的影响，现工业硅在冶炼中基本上采用 由木块、石油焦、烟煤混合组成的还原剂，其中：木块10%15%；石油焦55%65%,灰分一般 控制在0.5%1.0%；烟煤15%25%,灰分一般控制在3%4%。石油焦、烟煤一般以粉面入炉为 主。8. 3.炉况波动时出现的问题正常炉况在进入恶况前期时，三相电极中出现某相电极周围小面积刺火现象，每加一批料时烟 烧时间较短，逐步出现三相电极周围大面积刺火现象，每批料炳烧时间由2h逐步缩短至1 h左 右，由此造成电炉电弧噪音较大。捣炉时炉料发黏，严重时捣出的黏料形成拉丝形状，有时这种黏 料能把电极端部包围，电极运行位置不断上抬，珀蜗区域不断缩小。8.4.出炉时发现的问题由于电极运行位置不断上抬，炉底温度较低，熔渣又无法顺利的排出而聚集于炉底，导致出炉 困难，出炉眼位置上抬，打开炉眼时硅水的流头较小、断流、硅水发红，出炉时间较长，一般超过 2h左右。8. 5.仪表操作中发现的问题第8页共9页炉况在恶化期间，仪表操作比较困难。电极电流指示摆动的幅度逐步增大，频繁的调整三相电 极电流，又很难保持三相电极电流平衡，引发电炉的功率因数低，相电压不平衡偏大。上述四个方面的问题说明，炉况在异常波动时，料面刺火引起电炉热能损失，出炉时间较长的 热能损失，再加上仪表操作频繁的调整电极，不仅破坏料层结构及生炉料塌入炉底，而且还原剂的 烧损严重及粉面还原剂被除尘器回收，使整个炉况形成一种恶性循环。异常时段单位电耗见表3。牌号0-8点8-16 点16-24 点平均电耗 /( kWh/t)用电俄/kWh产后/t用电量/kWh产后八用电量/kWh产量上44186 7606.4588 3506.7487 5406.6113 265.15表3 12.5 MVA工业硅炉炉况异常单位电耗(24 h)工业硅在冶炼过程中一般常遇到的就是以上4种问题，明天我们针对工业硅冶炼工艺及工业硅 炉底上涨做详细的分析和说明。第9页共9页