[科普中国]-氧精炼法

介绍

铁合金工业主要用以从熔态高碳锰铁或高碳铬铁氧化脱碳生产中碳锰（铬）铁；氧精炼粗镍铁，去除碳、硅、磷等杂质，并氧化部分铁提高镍含量，得到精炼镍铁；用氧精炼硅铁降低钙、铝、碳等杂质生产高纯硅铁；从含钒、铌和锰的生铁中提取钒渣、铌渣和高锰渣，为生产钒铁、铌铁和锰铁提供原料。氧精炼法是直接处理从电炉或高炉出炉的铁合金熔体，充分利用熔体的显热，不用补充热能，是一种节能技术；生产周期短、处理量大，设备简单。

简史

自19世纪后期起，就开始研究用氧化脱碳方法生产中、低碳铁合金。使用的方法主要有在贝塞麦转炉内用空气脱碳；在平炉或电炉内加入氧化矿石造含氧化物高的炉渣精炼脱碳，或通入空气脱碳。由于炉温不高，元素氧化损失大，锰铁和铬铁的碳含量很难低于2%和炉衬寿命短等问题，一直没有形成工业生产。到20世纪20年代已经开始用贝塞麦转炉生产钒渣供生产钒化合物及钒铁作原料。50年代开始使用纯氧，才使氧精炼脱碳法取得突破性进展。首先用氧气在铁水包内精炼高碳铬铁生产C25%至>90%。

选择氧化提取法

用选择氧化方法可以从含有钒或铌的生铁水中将钒或铌提取出来，生成含V2O3（或NbO2）的钒（铌）渣，用作生产钒铁和铌铁的原料。从生铁中提取钒渣或铌渣是在氧气顶吹转炉（见图2a），侧吹空气转炉（见图2e），顶吹氧摇包（见图2f），以及雾化炉、槽式炉、回转炉等中进行。冶炼要求与氧化脱碳法相反，要将铁水温度抑制在低于氧化转化温度，使碳不被氧化。降低温度的办法是预先加入冷的生铁块或用氧枪渗水的办法。选择性氧化提取工艺使铁液温度降低，会出现铁水包底粘包和铁水温度低影响炼钢等问题。且选择氧化法只能作为粗富集用，因为低于该氧化物的△F°-T线以下的元素都先被氧化出来，而且与其相邻的元素也会部分被氧化，所以得到的富集物如钒渣或铌渣都含有SiO2、MnO、Cr2O3等。

氧化提纯法

一种用氧精炼硅铁和工业硅以降低75%Si硅铁合金及工业硅中钙、铝和碳含量的方法。它是以氧化法，将位于氧化物△F°-T线以下的元素从合金中清除出去。精炼用铁水包的底部中心装一多孔塞柱砖（见图2g）。由此通入氧与压缩空气的混合气体，经过硅铁（或工业硅）液柱，将铝、钙和部分硅氧化成CaO-Al2O3-SiO2炉渣而浮出硅铁液。由于钙、铝和硅氧化都产生热量，不用另外供给热量即能将CaO-Al2O3-SiO2熔化。加入压缩空气的目的是降低多孔塞柱砖出口温度和增加气体输入量以加强对硅铁液的搅拌。挪威廷福斯冶金公司已研究成功这种方法，称为Tinject法。2