[科普中國(guó)]-氧精煉法

介紹

鐵合金工業(yè)主要用以從熔態(tài)高碳錳鐵或高碳鉻鐵氧化脫碳生產(chǎn)中碳錳（鉻）鐵；氧精煉粗鎳鐵，去除碳、硅、磷等雜質(zhì)，并氧化部分鐵提高鎳含量，得到精煉鎳鐵；用氧精煉硅鐵降低鈣、鋁、碳等雜質(zhì)生產(chǎn)高純硅鐵；從含釩、鈮和錳的生鐵中提取釩渣、鈮渣和高錳渣，為生產(chǎn)釩鐵、鈮鐵和錳鐵提供原料。氧精煉法是直接處理從電爐或高爐出爐的鐵合金熔體，充分利用熔體的顯熱，不用補(bǔ)充熱能，是一種節(jié)能技術(shù)；生產(chǎn)周期短、處理量大，設(shè)備簡(jiǎn)單。

簡(jiǎn)史自19世紀(jì)后期起，就開(kāi)始研究用氧化脫碳方法生產(chǎn)中、低碳鐵合金。使用的方法主要有在貝塞麥轉(zhuǎn)爐內(nèi)用空氣脫碳；在平爐或電爐內(nèi)加入氧化礦石造含氧化物高的爐渣精煉脫碳，或通入空氣脫碳。由于爐溫不高，元素氧化損失大，錳鐵和鉻鐵的碳含量很難低于2%和爐襯壽命短等問(wèn)題，一直沒(méi)有形成工業(yè)生產(chǎn)。到20世紀(jì)20年代已經(jīng)開(kāi)始用貝塞麥轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)釩渣供生產(chǎn)釩化合物及釩鐵作原料。50年代開(kāi)始使用純氧，才使氧精煉脫碳法取得突破性進(jìn)展。首先用氧氣在鐵水包內(nèi)精煉高碳鉻鐵生產(chǎn)C25%至>90%。

選擇氧化提取法用選擇氧化方法可以從含有釩或鈮的生鐵水中將釩或鈮提取出來(lái)，生成含V2O3（或NbO2）的釩（鈮）渣，用作生產(chǎn)釩鐵和鈮鐵的原料。從生鐵中提取釩渣或鈮渣是在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐（見(jiàn)圖2a），側(cè)吹空氣轉(zhuǎn)爐（見(jiàn)圖2e），頂吹氧搖包（見(jiàn)圖2f），以及霧化爐、槽式爐、回轉(zhuǎn)爐等中進(jìn)行。冶煉要求與氧化脫碳法相反，要將鐵水溫度抑制在低于氧化轉(zhuǎn)化溫度，使碳不被氧化。降低溫度的辦法是預(yù)先加入冷的生鐵塊或用氧槍滲水的辦法。選擇性氧化提取工藝使鐵液溫度降低，會(huì)出現(xiàn)鐵水包底粘包和鐵水溫度低影響煉鋼等問(wèn)題。且選擇氧化法只能作為粗富集用，因?yàn)榈陀谠撗趸锏摹鱂°-T線以下的元素都先被氧化出來(lái)，而且與其相鄰的元素也會(huì)部分被氧化，所以得到的富集物如釩渣或鈮渣都含有SiO2、MnO、Cr2O3等。

氧化提純法一種用氧精煉硅鐵和工業(yè)硅以降低75%Si硅鐵合金及工業(yè)硅中鈣、鋁和碳含量的方法。它是以氧化法，將位于氧化物△F°-T線以下的元素從合金中清除出去。精煉用鐵水包的底部中心裝一多孔塞柱磚（見(jiàn)圖2g）。由此通入氧與壓縮空氣的混合氣體，經(jīng)過(guò)硅鐵（或工業(yè)硅）液柱，將鋁、鈣和部分硅氧化成CaO-Al2O3-SiO2爐渣而浮出硅鐵液。由于鈣、鋁和硅氧化都產(chǎn)生熱量，不用另外供給熱量即能將CaO-Al2O3-SiO2熔化。加入壓縮空氣的目的是降低多孔塞柱磚出口溫度和增加氣體輸入量以加強(qiáng)對(duì)硅鐵液的攪拌。挪威廷福斯冶金公司已研究成功這種方法，稱為Tinject法。2