電爐煉鐵原理及工藝特點

原料經(jīng)配料加入爐內(nèi)，爐料經(jīng)加熱、分解、還原、熔化、造渣及渣鐵反應等過程生成生鐵和爐渣，渣、鐵定期從渣口、鐵口放出。

電爐煉鐵有以下特點：(1)爐內(nèi)所有反應所需熱量不是由燃料燃燒提供，而是由外部輸入的電能提供。電流通過自焙電極引入爐內(nèi)，電流通過料層、熔體的電阻及料層內(nèi)熔體上部的電弧，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。電熱轉(zhuǎn)換不帶入其他物質(zhì)，不產(chǎn)生氣體、故對爐內(nèi)氣氛、對爐料及熔體不產(chǎn)生影響，且熱量集中，易于獲得高溫，爐內(nèi)溫度易于控制。(2)電爐煉鐵過程中的爐料的還原主要是直接還原(占總還原量的80%～90%)，由煤氣產(chǎn)生的間接還原僅占10%～20%，其原因是電爐煉鐵不鼓風，下部還原及分解產(chǎn)生的氣體量僅約650m/t鐵，爐料800～1000℃的間接還原區(qū)甚窄，爐料通過這一區(qū)域時間甚短、雖然下部上升煤氣CO含量高達60%～75%，但間接還原數(shù)量較小。(3)爐料入爐后經(jīng)下部上升的熱煤氣及自身電阻熱的加熱，經(jīng)預熱、分解、部分還原后在電弧下及附近的高溫區(qū)迅速熔化，在很短時間內(nèi)完成造渣、熔化、渣鐵分離等過程，并在渣鐵流經(jīng)爐缸內(nèi)赤熱的焦層時進行終還原、滲碳及脫硫反應，最終聚集在爐缸形成鐵水層和爐渣層，渣鐵定期從鐵口、渣口放出，冶煉周期比高爐煉鐵要短，僅0.5～1.5h。(4)料柱短、對料柱的透氣性要求低，因而對原料的強度要求比較寬松，可以使用強度低的原料和還原劑，如無煙煤、劣質(zhì)焦。

煉鐵電爐有高爐身電爐，低爐身電爐，敞開式電阻爐等多種型式，使用最普遍的是低爐身電爐，這種電爐與鐵合金生產(chǎn)用封閉式埋弧還原電爐極為相似。爐膛呈圓形或矩形、橢圓形，電極在圓形爐內(nèi)呈三角形配置，在矩形、橢圓形爐內(nèi)則在長軸方向成一線配置。以33000kW的圓形電爐為例，爐殼外徑12.0m、高3.5～5.0m，采用自焙電極，電極直徑1.5m，爐襯外層用黏土磚砌筑，內(nèi)層為瀝青鎂砂搗固層或用碳質(zhì)耐火材料砌筑或用碳質(zhì)材料搗固，爐襯壽命3～7年，爐蓋一般用水冷鋼結構內(nèi)襯黏土磚構成。爐缸可設一個渣鐵口，渣、鐵從同一口中放出，或設一個出鐵口，一個出渣口分別放出鐵水、爐渣。中小型電爐可采用傾動式。

電流經(jīng)爐用變壓器、母線、電極把持器、自焙電極導入爐內(nèi)。電流負荷由升降電極和切換電壓控制，通常變壓器次級電壓為80～250V，多級可調(diào)，一般均為自動控制。多數(shù)煉鐵電爐采用三臺單相變壓器組成供電變壓系統(tǒng)，為改善功率因數(shù)，通常還應有相應功率的效率補償電容器。

電爐冶煉普通鐵礦獲得的生鐵的典型成分為：C3.6%～4.2%，Si 1.0%～3.0%，Mn 0.1%～0.2%，P 0.02%～0.30%，S<0.05%;爐渣成分為CaO 40%～45%，SiO₂25%～30%，Al₂O₃ 15%～25%;煉鐵電爐煤氣成分為CO60%～75%，CO₂15%～20%，H₂ 5%～8%，CH₄ 0～3%，熱值可達10000kJ/m，回收可做燃料使用，但煤氣中含有極細的粉塵，脫塵凈化困難。煉鐵電爐冶煉釩鈦鐵礦(經(jīng)回轉(zhuǎn)窯預熱預還原)生產(chǎn)的典型含V生鐵成分為C 3.2%～4.0%，V 0.45%～0.55%，Ti0.10%～0.20%，Si 0.15%～0.30%，S 0.05%～0.07%;爐渣成分為TiO₂ 38%～60%，SiO₂15%～35%，Al₂O₃8%～15%，CaO5%～30%，當TiO₂含量達到一定水平時，爐渣可做鈦工業(yè)原料使用，含釩生鐵經(jīng)氧化處理可獲得釩工業(yè)原料—釩渣。

煉鐵電爐冶煉普通礦的電耗為2000～2500kW·h/t鐵水，電耗數(shù)量隨原料的含鐵品位升高而降低，當使用預熱預還原原料時電耗可大幅度下降，可降到1000～1500kW·h/t鐵水，還原劑消耗無煙煤或劣質(zhì)焦為400～450kg/t鐵水，電極糊耗量與電極糊質(zhì)量及煉鐵原料質(zhì)量相關，為10～15kg/t鐵水，當使用預熱預還原爐料時電極糊消耗可降到5.0kg/t鐵。電能供熱占熱總收入98%以上，熱支出中，水分蒸發(fā)分解，化合水及碳酸鹽分解占10%～12%，氧化物還原占38%～42%，鐵水，爐渣、爐氣及爐塵帶走顯熱占30%～32%，熱損失占23%～26%。 如圖1所示

(1)電爐煉鐵技術是成熟的，已有大型(63000kW)電爐在生產(chǎn)，日產(chǎn)生鐵可達800～1000t。在特定的資源條件下是一種生產(chǎn)生鐵的有效途徑。但由于世界范圍內(nèi)電能供應并不充裕，以及高品位精礦的出現(xiàn)和直接還原技術、熔融還原技術的發(fā)展，電爐煉鐵已逐步被其他鋼鐵生產(chǎn)工藝所取代，許多大型電爐煉鐵廠已改造成電爐煉鋼廠。只有在礦石資源特殊，其他工藝無法合理經(jīng)濟利用時，電爐煉鐵仍是一種可選擇和利用的成熟工藝。在南非、新西蘭、挪威的電爐煉鐵廠均用以處理特殊礦(釩鈦鐵礦、砂鐵、鈦鐵礦)。(2)煉鐵電爐使用預熱預還原爐料可以大幅度降低冶煉電耗，改善操作條件和冶煉經(jīng)濟技術指標，提高經(jīng)濟效益，回轉(zhuǎn)窯預熱預還原—電爐煉鐵聯(lián)合流程已成為電爐煉鐵的基本形式。(3)中國攀西地區(qū)蘊藏有大量釩鈦磁鐵礦，西南地區(qū)有豐富的水力資源，預熱預還原—電爐煉鐵工藝是實施釩鈦磁鐵礦鐵、釩、鈦綜合利用最有前途的工藝之一，有良好的發(fā)展前景。

非高爐煉鐵是指高爐煉鐵之外的煉鐵方法。包括直接還原煉鐵，熔融還原煉鐵，粒鐵法，生鐵水泥法和電爐煉鐵等方法 。

煉鐵出版發(fā)行

據(jù)2020年7月10日中國知網(wǎng)顯示，《煉鐵》共出版文獻5148篇 。

據(jù)2020年7月10日萬方數(shù)據(jù)知識服務平臺顯示，《煉鐵》共載文2270篇、基金論文量為43篇 。

煉鐵收錄情況

《煉鐵》是北京大學《中文核心期刊要目總覽》來源期刊（1992年第一版，1996年第二版，2000年版，2004年版，2008年版，2011年版，2014年版，2017年版），被中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)知識服務平臺等收錄 。

煉鐵影響因子

據(jù)2020年7月10日中國知網(wǎng)顯示，《煉鐵》總被下載388774次、總被引11089次，（2019版）復合影響因子為0.510、（2019版）綜合影響因子為0.343 。

據(jù)2020年7月10日萬方數(shù)據(jù)知識服務平臺顯示，《煉鐵》被引量為7095次、下載量為56691次；據(jù)2017年中國期刊引證報告（擴刊版）數(shù)據(jù)顯示，《煉鐵》影響因子為0.41，在全部統(tǒng)計源期刊（6670種）中排第4011名 。

煉鐵榮譽表彰

1995年—2017年，《煉鐵》連續(xù)九次被評為 “湖北省優(yōu)秀期刊” 。

1996年，該刊被評為“冶金工業(yè)部優(yōu)秀科技期刊” 。

1998年、2000年，該刊連續(xù)二次被評為“國家冶金工業(yè)局優(yōu)秀期刊” 。

2003年，該刊被中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會評為“全國冶金優(yōu)秀期刊” 。

2006年6月，該刊被湖北省印刷產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站認定為“省優(yōu)產(chǎn)品” ；12月，該刊被新聞出版總署印刷產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心認定為“署優(yōu)產(chǎn)品”。

2008年10月，該刊在首屆中冶傳媒發(fā)展研討會暨中冶報刊評選活動中獲得“最佳專業(yè)報道獎” 。

直接還原煉鐵法含鐵原料

品位的高低是最重要的品質(zhì)，這是因為直接還原鐵大多用于電爐煉鋼，它的殘留脈石會使電爐煉鋼電耗升高，生產(chǎn)率降低，爐襯壽命縮短，危害較大。所以直接還原煉鐵法使用的礦石要求

直接還原煉鐵法對含鐵料的物理性能有著不同的要求。例如豎爐法對粒度有較嚴格的要求，因為豎爐生產(chǎn)要求料柱有良好的透氣性，希望粒度適中而且均勻；而回轉(zhuǎn)窯無透氣性問題，對粒度的均勻性無特殊要求。礦石具有良好強度是豎爐和回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的重要條件。球團礦的熱膨脹對豎爐直接還原煉鐵至關重要，因為它能導致豎爐下料不順而嚴重影響生產(chǎn)。

直接還原煉鐵法對還原性和軟化溫度也有嚴格要求。因為還原性是影響直接還原煉鐵法生產(chǎn)率的最重要因素，因此這種方法只使用還原性好的球團礦或塊礦。軟化溫度決定著直接還原煉鐵法的操作溫度，因為任何直接還原法都不允許發(fā)生爐料之間和爐料與爐墻之間的粘連，生產(chǎn)中一般把操作溫度控制在低于礦石熔化溫度100℃的水平。

直接還原煉鐵法燃料

如同高爐煉鐵法那樣，直接還原煉鐵法的燃料也起著還原劑和熱源兩個作用。根據(jù)使用的燃料不同，直接還原煉鐵法分為兩大類：用煤氣作氣體還原劑和載熱體的氣基法；以固體煤作為還原劑和熱源的煤基法。

氣基法中的煤氣常用天然氣、焦爐煤氣、液化石油氣、重油等轉(zhuǎn)化制造。天然氣和液化石油氣主要使用蒸汽轉(zhuǎn)化，將天然氣中的CHh和液化石油氣中的碳氫化合物轉(zhuǎn)化為CO和H2；重油使用氧氣部分氧化法將碳氫化合物轉(zhuǎn)化為CO和H2。固體燃料煤在理論上也可以用高壓蒸汽或氧轉(zhuǎn)化成煤氣，但由于一些技術經(jīng)濟問題還沒有得到很好解決，目前還沒有在生產(chǎn)中應用。

煤基法應用的煤以煙煤為宜，這種煤應能夠與