矿热电炉与炭质电极的使用和生产.pdf

第15卷第4期炭材料科学与工艺V01．15No．4
2005年l2月CARBONMATERIALSSCIENCEANDTECHNOLOGYDec．2005

矿热电炉与炭质电极的使用和生产

李圣华

(吉林炭素工业集团，吉林，132002)

摘要矿热电炉是生产铁合金和工业硅、黄磷、刚玉、电石等材料的冶炼设备，用途十
分广泛。矿热电炉使用的导电材料有电极糊(自焙电极材料)、炭质电极和石墨电
极，三者各有优缺点，中国在生产工业硅的敞口型矿热电炉上，炭质电极正在占据主
要位置，但在生产黄磷的封闭型矿热电炉上仍以使用石墨电极为主。国外生产黄磷
多数已经使用炭质电极，炭质电极的生产和使用已经引起中国炭素行业和矿热电炉
冶炼工业界的重视。本文简要介绍矿热电炉的特点、炭质电极的使用和生产，介绍美
国、德国炭质电极的生产规格、品种、质量指标等。

敞口炉型生产时火焰外露，烟气外溢，操
l矿热电炉的特点
作环境恶劣；烟气温度较低(一般低于
矿热电炉又称埋弧电炉或还原电炉，因为200℃)，但烟气量大(约8—12Nm／kVA—
矿热电炉采取导电电极插入炉料中，在炉料内h)，如要净化烟气，投资和运行成本都将提
产生电阻热和引发电弧达到高温，矿热电炉物高，中国生产工业硅的矿热电炉主要是敞口型
料的化学反应主要是金属或非金属矿物的还炉。封闭和半封闭型炉操作环境好，冶炼中生
原反应，生产连续进行，因此矿热电炉的冶炼成的煤气不自燃，气体温度高(约800—
过程与电弧炉不同，矿热电炉主要生产工业硅900℃)，生产黄磷时磷蒸汽向上挥发，经过集
(也称金属硅)、硅铁合金、硅锰合金、镍铁合气管回收，所以生产黄磷必须使用封闭式炉。
金、电石、黄磷、剐玉等产品，矿热电炉以金属炉体旋转能够自动疏松炉料，大型矿热炉多采
或非金属矿石、木炭、石英砂、石油焦为原料，用这种炉型，因炉体旋转不能完全代替捣料机
在冶炼过程中这些原料在熔化的同时发生还的作用，所以中小型炉一般不用炉体旋转。图
原反应。定期去除浮在上面的熔渣后，产品以l为炉面敞V1型矿热电炉示意图，图2为生产
熔融状态留在炉内，定期经炉下部的排料孔排黄磷的炉面封闭式矿热电炉示意图。
出，经过冷却及破碎，分级成商品。矿热电炉生产铁合金和电石(碳化钙)的矿热电炉
的导电电极的上端由电极夹持器夹住，悬挂在比较大，变压器容量多在10000kVA以上，中
电炉上部，电流通过电极夹持器导人导电电国生产工业硅和黄磷的矿热电炉以中小型炉
极，电极的下端埋在炉料内，随着电极下端部居多，变压器容量多数为3600kVA、6300kVA、
的逐渐消耗，将导电电极及时下放(到一定时IO000kVA三种规格。大型矿热电炉一般采用
期接上新电极)。三相交流运行，因此有三根导电电极，特大型
矿热电炉有敞口固定、敞口旋转、封闭固三相矿热电炉使用6根电极导电(每相2根电
定、封闭旋转、半封闭固定、半封闭旋转六种炉极)。中小型矿热电炉有的采用单相交流运
型。行。表l为生产电石或硅铁的大中型矿热电

第4期李圣华矿热电炉与炭质电极的使用和生产7

炉的主要技术参数。

1一电极升降器；2一电极夹持器；3一电极
水封；4～炉盖；5一炉体；6一炉体保温层；
8一电极；9一耐火砖；10一炭块
l～上夹持器；2一下夹持器；3一吊挂液压缸；
图2生产黄磷的炉面封闭型矿热电炉
4--钢板制成的圆桶(内装电极糊)；
5一钢板外壳；6一导电铜瓦；7一炉料
图1炉面敞开型矿热电炉

表1大中型矿热电炉主要技术参数

附注：表1中前5种矿热电炉供电为三相交流。导电电极使用电极糊自焙而成的自焙电极，表1中只有6．3MVA的电炉
为单相交流供电。
中国多数铁合金厂、电石厂的矿热电炉使用以
2导电电极
价格较低廉的电极糊焙烧成电极导电，称为自
矿热电炉使用的导电电极有石墨电极、炭焙电极，自焙电极在矿热电炉生产成本中消耗
质电极和自焙电极三种，石墨电极灰分低、电费用较低，但是使用的电极糊焙烧成的自焙电
阻率低，允许电流密度较高，同样的电流负荷极有四大缺点，一是电极糊在炉内焙烧时冒出
可以选择直径较小的石墨电极，电炉上部电极大量沥青烟气，污染操作环境；二是电极糊焙
悬挂系统负荷较低，但生产石墨电极工艺流程烧成的自焙电极电阻率较大，允许电流密度较
长，石墨化耗用电力较多，因此价格也比较高。低，单位产品耗电量较大；三是自焙电极的截

8炭材料科学与工艺2005年

面面积及重量都很大。导致电炉的上部电极悬电，就没有沥青分解造成污染环境的问题。炭
挂系统比较复杂；四是自焙电极的物理性能较质电极的导电性能虽低于石墨电极但优于自
低，电极糊质量不稳或冶炼操作不当时，自焙焙电极，而价格相当于石墨电极的2／3左右，
电极产生折断事故次数较多(软断或硬断)，单位消耗量基本相