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1 矿热炉概述1

1.1 矿热炉的用途1

1.2 矿热炉的基本结构1

1.3 矿热炉的发展3

2 矿热炉的冶金原理6

2.1 还原反应的通式6

2.2 反应的热效应7

2.3 反应的标准自由能变化8

2.4 氧化物的稳定性9

2.4.1 氧化物的分解压9

2.4.2 氧化物的△G？-T图9

2.5 平衡常数与选择还原11

2.6 化学反应速率13

3 矿热炉的电热原理15

3.1 矿热炉中的电弧现象15

3.2 电弧特性18

3.3 电弧传热过程20

3.4 矿热炉电路分析21

3.4.1 矿热炉炉内电流回路解析21

3.4.2 矿热炉操作电阻22

3.4.3 矿热炉的电抗和高次谐波分量26

3.4.4 矿热炉内各部位电压梯度27

3.4.5 矿热炉功率分布28

3.5 矿热炉中的高温反应区28

3.5.1 矿热炉高温区的形成28

3.5.2 矿热炉反应区29

3.5.3 炉膛温度和炉膛功率密度32

3.5.4 矿热炉热稳定性32

4 矿热炉的熔池结构34

4.1 矿热炉熔池分类34

4.1.1 无渣法熔池34

4.1.2 有渣法熔池35

4.2 熔池物理模型39

4.2.1 物理模拟方法39

4.2.2 熔池电场39

4.2.3 电极电流在熔池内的分布44

4.2.4 利用电流踪影研究的熔池电场45

4.2.5 输入功率在熔池内的分布47

4.2.6 熔池电阻52

4.2.7 熔池电抗59

4.3 熔池热动特性62

4.3.1 熔池温度场62

4.3.2 熔池流场64

4.4 熔池冶金特性72

4.4.1 熔池中炉料熔化特性72

4.4.2 渣流特性与加料、布料制度的关系73

4.4.3 熔池反应区模型77

4.4.4 熔池反应区功率密度80

4.4.5 电阻电热和电弧电热在熔池内的分配81

4.4.6 电极插入深度与熔池电气特性的关系82

4.4.7 极心圆直径与熔池电气特性的关系83

4.4.8 熔池的抗热震性86

4.4.9 电极电流密度及电极载流能力86

4.5 矿热炉的电气特性89

4.5.1 电流圆图89

4.5.2 特定电压级下矿热炉的特性曲线89

4.5.3 特性曲线组和恒电阻曲线90

4.6 电极91

4.6.1 预焙电极92

4.6.2 自焙电极95

4.6.3 电极的使用和维护105

4.7 矿热炉熔池砌筑111

4.7.1 筑炉材料的种类、要求及其选择111

4.7.2 熔池砌筑方法113

4.8 矿热炉的开炉118

4.8.1 新开炉电极焙烧119

4.8.2 电烘炉、投料冶炼122

4.8.3 出铁时间的确定123

4.8.4 合金成分的控制123

5 矿热炉的机械设备125

5.1 炉体125

5.1.1 圆形炉壳126

5.1.2 矩形炉壳127

5.1.3 炉壳底部128

5.1.4 炉体冷却129

5.2 烟罩与炉盖131

5.2.1 烟罩演化131

5.2.2 低烟罩结构132

5.2.3 密闭炉炉盖135

5.2.4 矩形炉炉盖136

5.3 加料系统137

5.4 排烟通风设施及除尘装置139

5.5 矿热炉电极把持器140

5.5.1 电极把持器的抱紧装置140

5.5.2 把持筒145

5.5.3 导电装置145

5.5.4 电极水冷系统146

5.5.5 电极升降装置147

5.5.6 电极压放装置148

5.6 电极液压系统148

6 矿热炉的电气设备153

6.1 矿热炉供电系统153

6.1.1 高压配电设备154

6.1.2 二次配电设备154

6.1.3 继电保护回路155

6.1.4 矿热炉变压器155

6.1.5 矿热炉短网160

6.2 矿热炉的无功补偿及谐波治理166

6.2.1 矿热炉电气系统的单相等效电路166

6.2.2 无功补偿方法168

6.2.3 低压就地补偿169

6.3 矿热炉三相电极功率不平衡的预防171

6.3.1 产生功率不平衡的原因172

6.3.2 功率不平衡对冶炼操作的影响172

6.3.3 影响矿热炉功率不平衡的因素173

6.3.4 功率不平衡的监测和预防175

6.4 矿热炉的经济运行175

6.4.1 矿热炉运行条件的改进175

6.4.2 矿热炉的经济负荷运行176

6.5 矿热炉的自动控制176

6.5.1 供电自动控制176

6.5.2 工厂电能需要量控制178

6.5.3 电极压放自动控制178

6.5.4 电极深度控制179

6.5.5 上料及称量控制180

6.5.6 过程计算机控制181

7 矿热炉工艺计算示例183

7.1 电石炉的物料平衡及热平衡183

7.1.1 工况测定及体系模型183

7.1.2 物料平衡计算185

7.1.3 热平衡数据及数据处理191

7.1.4 热平衡数据分析201

7.2 冶炼硅铁75的物料平衡及热平衡计算205

7.2.1 炉料计算205

7.2.2 物料平衡计算210

7.2.3 热平衡计算211

7.3 冶炼锰硅合金的物料平衡及热平衡计算214

7.3.1 炉料计算214

7.3.2 物料平衡计算217

7.3.3 热平衡计算218

7.4 钛渣生产物料平衡和热平衡计算223

7.4.1 原料成分及计算参数设定223

7.4.2 物料平衡225

7.4.3 热平衡计算236

8 矿热炉参数计算及选择246

8.1 安德烈公式与凯利图解246

8.2 珀森公式251

8.3 威斯特里计算法251

8.4 斯特隆斯基计算法253

8.5 马尔克拉麦模型254

8.6 海斯模型255

8.7 埃肯公司计算法256

8.8 矿热炉几何参数的相似计算法257

8.9 我国常用的矿热炉参数计算及选择258

8.9.1 圆形矿热炉参数计算258

8.9.2 矩形矿热炉参数计算269

8.9.3 计算例解281

8.9.4 矿热炉全电路分析例解283

9 矿热炉防公害和综合利用与节能减排技术291

9.1 炉气的产生、治理与综合利用291

9.1.1 炉气的产生291

9.1.2 我国大气环境质量标准292

9.1.3 炉气的治理294

9.1.4 炉气余热、余能的综合利用技术296

9.2 废水的产生、治理与综合利用299

9.2.1 废水的产生299

9.2.2 污水排放及地面水水质卫生标准299

9.2.3 废水的治理与综合利用301

9.3 固体废弃物的产生、治理与综合利用304

9.3.1 固体废弃物的产生304

9.3.2 固体废弃物的主要物理化学性能304

9.3.3 固体废弃物的治理与综合利用307

9.4 噪声的产生与治理308

9.4.1 噪声的产生308

9.4.2 我国工业企业噪声控制设计标准308

9.4.3 矿热炉冶炼企业噪声的治理技术309

9.5 矿热炉节能减排技术309

9.5.1 精料入炉310

9.5.2 革新冶炼工艺310

9.5.3 选择矿热炉合理参数、优化设备、降耗提效311

9.5.4 选择合适的功率补偿方式311

9.6 国外矿热炉余热余能利用311

参考文献314