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    物料熔化
    发布于2011-9-1 13:04:22 来源:admin
    电炉种类之中的矿热炉中物料加热和电热转换同时在料层中进行,属于内热源加热,热阻小,热效率高,一般电热效率在0,6—0.8范围。物料熔化是电热转换和传热过程的综合效果。电热量虽可被物料充分吸收,但是要靠传热过程传递热量,才能实现工艺要求的物料熔化过程。
    按电弧热在总电热量中所占的比率,物料熔化过程可分为下述两种:
    (1)以电弧热为主的物料熔化过程少渣炉就属于这种类型,例如硅铁炉。其料层结构,上部是散料层,下部是熔体层,熔体层上部是渣层,而下部是硅铁。电极埋在散料层中,它的末端和渣面间产生电弧,形成埋弧空腔。散料层中产生电阻热,上升的热炉气对它对流传热,电弧对它也有辐射传热,因此散料被加热升温,但是不允许熔化,否则上部散料结壳,阻碍炉料下降,发生“膨料”故障。被预热的散料下降到渣面附近,受电弧的辐射加热,以及电弧通过对流换热(电弧冲击)的加热而熔化。电弧热大部分以辐射和对流的方式直接传给其下的熔体,使其过热,过热熔体向电极径向方向流动,以对流的方式加热下降到渣面处的炉料。
    归纳上述,少渣炉中热源主要是弧热,物料熔炼经过预热和熔化两个阶段,炉料加热靠辐射和对流传热,其中对流换热是关键。因此,少渣炉正常熔炼应有的条件:散料层中电热功率要适当,过小则预热不足,过大则发生烧结;电弧电热功率也要适当,过大则电弧过长和埋弧空腔尺寸过大,电弧过长则过分暴露,使空腔上部散料烧结,空腔尺寸过大则料层难以稳定;要有适当的渣层,用以埋弧,作为电阻电热体,也是对流传热的中介体。
    (2)以电阻热为主的物料熔化过程多渣炉就属于这种类型,冰铜熔炼炉,炉料(铜精矿与熔剂)从炉顶加料孔加入,浮动在渣面上;电极埋人渣层中,电热转换产生的热主要靠对流传热把炉料加热熔化,熔炼反应后产生冰铜,它的比重较炉渣大,冰铜沉淀汇集炉底。炉子连续生产,定期从渣口放渣,从冰铜口放出冰铜。
    某厂冰铜炉电热数据可知,料层中电热功率密度分布很不均匀,全部热量中,电弧热占40.1%,集中在电极端面附近产生;而其余的59.9%为电阻热,分散在渣层中产生。因此,多渣炉中虽以电阻热为主,但电弧热仍占不小的比率。但是多渣炉中电极浸入渣层,它的电弧结构和少渣炉的有差异。由于受流动性好的渣层限制,电弧空腔尺寸小而不稳定,其中气体以气泡方式逸出,所以电弧分散成若干不稳定的微弧。
    由于是内热源加热,电热都可及时传给物料。但是炉内料层中各部位的温度不同,靠传热均匀温差,得到符合工艺要求的温度分布。显然,料层中电极端面温度最高,距离电极最远处温度最低,若物料各处之间传热不良,则高温处物料烧损,低温处物料不熔化,热效率大幅度下降。由于料层内各处温度和各处物料的密度不同,因而产生了物料对流运动,进行对流换热,改善料层中温度分布。根据力学原理,流体内对流运动的规律是密度大的质点下沉,密度小的上浮。渣层内熔体对流,是以电极末端为参考点(始点和终点)的一系列循环运动,越靠近电极循环越强烈,对流换热就越强烈。靠对流传热,渣层的热传给其上的散料层,把它加热和熔化,完成化学反应。
    至于冰铜层,也靠渣层电热供热,传热主要靠传导传热