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棕刚玉

冶炼工艺

（一）   冶炼方法：

刚玉冶炼一般有三种方法：

1．  流放发：连续生产，自动化程度高，但投资大，结构复杂，适合于大功率冶炼。

2．  倾倒法：连续生产，机械化程度高，投资较小，生产效率好，目前使用普遍的一种方法。

3．  固定法（熔块法）：间断生产，机械化程度低，但投资小，设备简单，工艺方便，是目前小型磨料厂进行刚玉冶炼的主要方法。

 

棕刚玉倾倒法和熔块法工艺比较

 

项目

倾倒法

熔块法

备注

技术指标

单位耗电（kwh/t）

2540

2820

电炉容量均为：2400KVA

小时产量（kg/h）

1050

880

单位料耗 (t/t)

1.4

2.4

晶体结构（％）

单晶体

25.84

58.83

分析样品：26＃

紧密集合体

12.18

20.14

集合体

62.18

21.03

     晶体尺寸 （μm）

200 ～ 400

600 ～ 1000

 

     抗破碎性能（%）

66.0

63.0

 

矿相分析（％）

物理刚玉

94.56

94.03

 

玻璃质

2.36

1.29

钛矿物

1.81

1.19

六铝酸钙

1.09

2.58

铁合金

0.66

0.91

（二）   工艺特点和方法：

棕刚玉冶炼工艺特点及方法

项目

内容

工艺

特点

①炉液温度＞2050℃。②炉内炉料层次：上固态层，中半熔层，下熔融层。③炉内电能分配：电弧热，电阻热。④冶炼过程，通过控制功率、配料比和料层厚度，来随时保证熔液深度和熔化面积。

工艺方法

焖炉法（埋弧法）

特点：①料层厚，容量为1800 ～ 2500KVA的炉子，初期厚度一般为600 ～1000mm左右；1000KVA以下的炉子，初期厚度一般为400 ～ 600mm左右。②粒度较大。③弧光被料层完全覆盖。

优点：①热利用率高。②电极和炉衬损耗小，炉体上部设备受高温辐射的程度小。③减小了辐射热对工人的危害。

缺点：①固定炉回收料多，原料消耗增加，劳动量大（对倾倒炉作业影响不大）。②小时投料量大，操作不当，熔液熔化速度较快，热源中心上移，熔池面积小。③易引起喷炉。④固定炉易产生刚玉和硅铁混杂或熔块各部位质量不均现象。

敞炉法（明弧法）

 

特点：料层薄，粒度细，弧光外露时间长，料层厚度一般在300mm。

 

优点：①炉料利用率高。②熔池温度高，熔化面积大。③熔液粘度小，硅铁合金易集中分离，熔块质量均匀。

缺点：①热利用率低。②冶炼时间长，生产效率低。③炉衬和电极氧化快，部分设备常处于高温辐射区，影响寿命。④炉前环境较差。

 

 

（三）   工艺参数：

                      表1、 棕刚玉冶炼炉工艺参数示例

序号

参数名称

单位

倾倒法

熔块法

1

变压器功率

KVA

300

2500

2

常用二次电压

V

146 ~126

148，138，121

3

常用二次电流

A

10000 ~ 15000

7000 ～ 10000

4

石墨电极直径

mm

400 ~ 500

500

5

炉壳直径

mm

5000

 

6

炉壳深度

mm

3500

 

7

炉缸有效直径

mm

4300

2600±100

8

炉缸有效深度

mm

2000

1550±50

9

电极中心距

mm

1450±30

1169±43

10

冶炼时间

h

11±2

21±1

11

投料量

t

15±2

29

2、投料速度（3000KVA倾倒炉）

时间

（h）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

投料量（kg）

 

混合料

5000

→

10000

 

 

→

15000

 

 

 

 

→

 

 

 

 

微粉

 

 

→

 

 

500

→

1500

 

 

 

→

 

 

3、用电规范（3000KVA倾倒炉）

时间

（h）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

电压

（v）

140.8

～

145.5

→

136.4

→

126.4

126.4

→

电流

（A）

10000

～

12000

→

13000

→

15000

15000

→

（四）   一般操作过程

          棕刚玉冶炼一般操作过程

序号

阶段

操作内容及要点

1

开炉

开炉前准备

①     连接电极：吹静接触面，拧紧螺纹。

②     调整电极长度：电极正好接触起弧焦，不影响炉体出入或倾倒。

③     测量电极距及电极与炉壁之距离。

④     测量二次导电系统绝缘：绝缘部位电阻值＞0.5MΩ。

⑤     检查炉体传动、电极升降、加料等系统设备及水、气管、阀门等。

开炉

①     摆放起弧焦：起弧焦粒度30 ～ 50 mm。

摆放方法：实心三角形：起弧焦用量大，不易断弧，中间用。

          空心三角形：起弧焦用量小，易断弧，不常用。

          晶形：起弧焦用量小，起弧快，易断弧，开炉用。

②     送电：

③     起弧：采用较高电压，电流上升至20 ～ 30％时，加大块矾土压弧光，电流负荷上升至80％时，可加料进入熔炼。

 

序号

阶段

操作内容及要点

2

熔炼

分焖炉法和敞炉法两种工艺（详见表（二））作好“控制”操作和炉况分析。

3

控制

一般停止加料，控制电极上升，小反应不处理。产生的反应块或“嗤块”后期处理。以防出现悬浮现象。

4

精炼

①     转入精炼前，调整配料比，适当增加炭量。

②     停止加料，薄料层，低电压，高电流操作。

5

倒（出）炉

①     先起电极，待电流不小于5000A时再停电起电极。

②     倾倒炉提前0.5h准备接包，关闭冷却水。

③     倾倒时本着先慢后快，最后稍慢的原则。

④     留少许熔液便于下次起弧。

⑤     注意倾倒角度，防止炉咀碰压接包。