電爐熔煉以電能作熱源的熔煉方法的總稱。電爐熔煉，最好球鐵和灰鐵輪流熔煉，如果輪流熔煉，能提高不少爐體的使用期限。根據加熱方式分為電弧熔煉、電弧電阻複式熔煉、感應熔煉。廣泛用於稀有金屬及其合金、錫、鎳等金屬的煉製。
基本介紹
- 中文名：電爐熔煉
- 外文名：electric-furnace smelting
- 輪流熔煉：球鐵和灰鐵
- 灰鐵熔煉溫度：1450齣爐
- 球鐵熔煉溫度：1520－1550齣爐
- 能量轉換：電能轉換為熱能
簡介,原理,加熱和熔化,供電和調節,過程,優缺點,
簡介
電爐熔煉是利用電流通過熔融爐料產生的高溫進行熔煉的過程，只能熔煉乾燥過的生精礦或焙燒礦，20世紀初（1903年）電爐在銅工業中開始套用。其優點是：可利用爐氣的SO2，適合處理難熔物料，電能效率高。其缺點是：不能利用精礦反應的熱能，電能消耗大，費用高。因此，電爐熔煉僅在電能供應方便的地區採用。
原理
電爐熔煉的實質是將爐料加入礦熱電爐中，在電熱作用下將爐料熔化並發生與反射爐熔煉相同的各種物理化學變化，形成銅鋶、爐渣和煙氣。
加熱和熔化
將電極從爐頂插入熔池渣層，通電後電能就會轉變為熱能。在電極附近，電流密度和電極與爐渣之間的氣膜電阻都很大，因此在電極附近會產生微弧放電並集中了大量的熱量，使電極附近爐渣的溫度很高；而在距離電極遠的區域，則由於電流密度小和爐渣電阻比氣膜電阻小的緣故，熱量較少，溫度也低，至爐牆處溫度最低。由於電爐內溫度分布不均，電極附近爐渣過熱大、密度小，所以它向上流動到熔體表面，其流動至電極周圍與爐料接觸時傳熱給爐料，使之熔化；形成的熔體溫度低、密度大，容易下沉。因此，在電極周圍熔池內形成爐渣的對流循環運動，進而不斷地發生傳熱和熔化以及與反射爐熔煉相同的各種物理化學變化。由此可見，電爐的傳熱是依靠過熱爐渣加熱爐料，而熔化和反應過程在爐料內部進行。由於這個緣故，電爐爐氣溫度低，爐氣不直接參加反應，而且電能效率高。
供電和調節
大型礦熱電爐有6根電極，每對電極與一個單相變壓器相連線，變壓器的一次線圈具有幾個接觸點（擋數），可以使二次電壓有不同的數值。隨著二次電壓的不同，供給爐內的功率也不同，電壓越高，功率越高，因而熱量越多，故當開爐、停爐或者改變爐料、床能力時，就可以用改變電壓的方法來調節供入爐內的電功率，亦即改變供入的熱量。但是當電爐在一定的電壓下工作時，由於熔池負荷的變動，會使二次電流的數值發生波動。當電流達到變壓器的最大電流時，電流的波動會迫使變壓器保護裝置自動跳閘；而不在最大電流工作時，電流的波動又會使變壓器效率降低。為了改變這種情況，常用升降電極的辦法來調整熔池的負荷。為了保持一定的電流值，熔池的負荷必須保持不變，當爐渣的比電阻因氣膜狀態、料堆大小及位置、爐渣成分和深度變化而發生改變時，就可以相應地用增大或減小電極埋人深度的辦法來維持平衡。電極的升降可自動控制或用卷揚機械來進行。
過程
電爐用電由三根電極供給三相交流電，還原熔煉所需熱量靠電極與熔渣接觸產生電弧和電流通過爐料和爐渣產生，即熱量在爐料內部產生，所以爐料受熱熔化和化學反應是在爐料內部進行，因此，電爐的熔煉是還原反應和造渣同時進行的，靠近電極的爐渣，由於溫度升高和渣中存在反應所產生的氣體使其密度降低而沿電極上浮，到達表面後便向四周水平擴散，而溫度較低的爐料則吸收過熱爐渣的熱量而熔化，已熔化的爐料和已降溫的爐渣混合在一起，因為其密度增加而下沉，當降到電極插入的深度時，一部分向電極作水平運動而成為連續循環的一部分，而其他的部分則繼續沉降到料堆的末端，而沿著爐料下部熔化表面作水平運動，就這樣大部分熔體往下落入下部比較平靜的渣層，而進行渣和目標的分離。
優缺點
電爐熔煉的優點是：
(1)熔池溫度易於調節，並能獲得較高的溫度，可處理含難熔物較多的物料，爐渣易於 過熱，有利於四氧化三鐵的還原，渣含有價金屬量較低。
(2)爐氣量較小，含塵量較低。完善的電爐密封，可提高煙氣二氧化硫濃度，並可加以 利用。
(3)對物料的質量適應範圍大，可以處理一些雜料、返料。
(4)容易控制，便於操作，易於實現機械化和自動化。
(5)爐氣溫度低，熱利用率達45%～60%，爐頂及部分爐牆可以用廉價的耐火黏土磚 砌築。
電爐熔煉的缺點是：
(1)電能消耗大，需要費用高。
(2)對爐料含水分要求嚴格(不高於3%)。
(3)脫硫率低(16%～20%)，處理含硫量高的物料時，應在熔煉前採取必要的脫硫措施。
