冶金環(huán)境工程

電熱冶金電熱冶金是在電爐內(nèi)利用電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苓M(jìn)行提取或處理金屬的過程。按電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿姆椒醇訜岬姆椒ú煌譃殡娀∪蹮?、電阻熔煉、感?yīng)熔煉、電子束熔煉和等離子熔煉等。

和一般火法冶金相比，電熱冶金具有加熱速度快、控溫準(zhǔn)確、溫度高(可到2000%)、可在各種氣氛、各種壓力或真空中作業(yè)以及金屬燒損少等優(yōu)點(diǎn)，成為冶煉普通鋼、鐵合金、鎳、銅、鋅、錫等重有色金屬、鎢、鉬、鉭、鈮、鈦、鋯等稀有高熔點(diǎn)金屬以及某些其他稀有金屬、半導(dǎo)體材料等的一種主要方法。但電熱冶金消耗電能較多，只有在電源充足的條件下才能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

(1)電弧熔煉

電弧熔煉是利用電能在電極與電極或電極與被熔煉物之間產(chǎn)生電弧來熔煉金屬的冶金過程。電弧可以用交流電或直流電產(chǎn)生，當(dāng)使用交流電時(shí)，兩極之間會(huì)出現(xiàn)瞬間的零電壓。在真空熔煉的情況下，由于兩極之間氣體密度很小，容易導(dǎo)致電弧熄滅，所以真空電弧熔煉一般都采用直流電源。工業(yè)用電弧爐有直接加熱式三相電弧爐、直接加熱式真空白耗電弧爐和間接加熱式電弧爐三種。(2)電阻爐熔煉電阻熔煉是在電阻爐內(nèi)利用電流通過導(dǎo)體電阻所產(chǎn)生的熱量來熔煉金屬的冶金過程。按電熱產(chǎn)生的方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。在直接加熱電阻爐中，電爐直接通過物料，因電熱物料本身，所以物料加熱很快，且可以加熱到很高溫度，例如碳素石墨化電爐，能將物料加熱到2500，直接加熱電阻爐可做成真空或通保護(hù)氣體的熔煉爐。為使物料加熱均勻，要求物料各部位的導(dǎo)電截面和導(dǎo)電率一致。但大部分電阻爐是間接加熱的，其中裝有專門的電熱體，最常用的電熱體是鐵鉻鋁材料、碳化硅棒和二硅化鉬棒。根據(jù)熔煉需要，爐內(nèi)氣氛可以是真空或保護(hù)性氣氛。對(duì)于品種單一、批量大的物料，宜采用連續(xù)式加熱爐加熱，爐溫低于700oC時(shí)，多數(shù)還裝有鼓風(fēng)機(jī)，以強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱，保證均勻加熱。

(3)電阻一電弧熔煉

電阻一電弧熔煉是利用電極與爐料之間產(chǎn)生的電弧和電流通過爐料產(chǎn)生的電阻熱來熔煉金屬的冶金過程，是有色金屬冶煉中應(yīng)用廣泛的一種電熱冶金方法。其爐子的主體結(jié)構(gòu)與電弧熔煉爐相似，熔煉時(shí)電極都插入爐料中。熔煉中的熱量除來自電極和爐料之間的電弧外，電流通過爐料所產(chǎn)生的電阻熱也占相當(dāng)大的份額。在加熱方式這一點(diǎn)上，與電弧熔煉有很大區(qū)別。礦石或燒結(jié)礦是電阻一電弧熔煉的主要原料，因此又稱為礦熱熔煉。成套的電阻一電弧爐主要由爐體、電極裝置和電源設(shè)備三部分組成。有石墨電極(或碳素電極)和自焙電極兩種。自焙電極是一種用無煙煤、焦炭和瀝青煤焦油拌和成的電料在電爐工作過程中自行燒結(jié)而成的。大多數(shù)電阻一電弧熔煉都采用自焙電極。電阻一電弧爐熔煉主要用于生產(chǎn)鐵合金、電石、銅锍、鎳锍、黃磷等冶金及化工產(chǎn)品。