铁合金冶炼原理

一、引言

铁合金是指铁与其他金属（如锰、铬、钴等）或非金属（如硅、铝等）形成的合金。铁合金冶炼是将铁矿石经过一系列的物理和化学变化处理，以提取纯铁并添加其他元素，制成具有特定性能的铁合金产品。本文将从铁合金冶炼的基本原理、冶炼工艺和应用领域等方面进行探讨。

二、铁合金冶炼的基本原理

铁合金冶炼的基本原理是利用矿石中含有的铁元素和其他金属或非金属元素之间的化学反应，通过高温熔炼和还原等过程，使目标金属与矿石中的杂质分离，最终得到所需的铁合金产品。

1.高温熔炼

铁合金冶炼过程中，首先需要将矿石经过破碎、磁选等工艺处理，得到含有较高铁含量的矿石精矿。然后将精矿与燃料（如焦炭）和熔剂（如石灰石）一起加入冶炼炉中，通过高温熔炼使矿石中的金属熔化。高温熔炼的目的是将矿石中的固体金属转变为液态金属，方便后续的冶炼操作。

2.还原反应

在高温下，矿石中的金属元素与燃料发生还原反应，将金属元素从氧化物还原为金属。还原反应的过程中，燃料中的碳与氧化物反应

生成CO气体，CO气体与金属氧化物反应生成金属和CO2气体。这些还原反应有助于将金属从矿石中分离出来，并使金属得到纯化。

3.合金添加

在冶炼过程中，根据所需的合金成分，向炉中添加合金元素。这些合金元素可以是金属或非金属，它们的添加可以改变铁合金的性能和用途。例如，向铁中添加锰可以提高钢的硬度和耐磨性，向铁中添加硅可以提高铁的耐腐蚀性能。

三、铁合金冶炼的工艺流程

铁合金冶炼的工艺流程主要包括原料准备、矿石还原、熔炼和精炼等步骤。

1.原料准备

铁合金冶炼的原料主要包括铁矿石、燃料和熔剂等。铁矿石经过破碎、磁选等工艺处理，得到精矿。燃料一般选择焦炭，它具有高热值和良好的还原性能。熔剂的选择根据矿石的成分和冶炼工艺的要求，常用的熔剂有石灰石、萤石等。

2.矿石还原

将矿石精矿与焦炭、熔剂一同加入冶炼炉中，通过高温还原反应，将矿石中的金属元素还原为金属。在还原过程中，还会产生大量的CO气体，需要通过通风装置将其排出。

3.熔炼

还原反应后，得到的金属与熔剂融合，形成冶炼熔渣。熔渣中含有一些杂质和未被还原的金属，需要进行进一步的处理。

4.精炼

通过精炼操作，可以将冶炼熔渣中的杂质进一步除去，提高铁合金的纯度。精炼的方法有氧化、脱硫、脱磷等，具体的精炼方法根据合金的要求和冶炼工艺的不同而有所差异。

四、铁合金的应用领域

铁合金广泛应用于钢铁冶金、机械制造、汽车工业、航空航天等领域。其中，铁合金在钢铁冶金中的应用最为广泛。通过向铁中添加不同的合金元素，可以制备出具有不同性能和用途的钢材。例如，含有适量锰的合金钢具有优异的耐磨性和强度，适用于制作机械零件和轴承等。

五、结论

铁合金冶炼是一项复杂的工艺过程，通过高温熔炼和还原反应等步骤，将矿石中的金属元素提取出来，并添加其他合金元素，制得具有特定性能的铁合金产品。铁合金的冶炼工艺和应用领域非常广泛，对于提高钢铁材料的性能和开发新型合金材料具有重要意义。随着科学技术的不断进步，铁合金冶炼技术也在不断创新和发展，为各行各业的发展做出了积极贡献。

铁合金生产一些常见知识简介

铁合金生产一些常见知识简介 1、矿热炉和精炼炉的区别？以及各自的优缺点？铁合金的生产方法，按照使用设备的不同，可分为电炉法、高炉法、炉外法、转炉法、及真空电阻炉法。电炉法又分为矿热炉法和精炼炉法。矿热炉是矿石加热还原电炉的简称。矿热炉法是以碳作还原剂还原矿石生产铁合金的一种工艺方法。其生产过程是，将炉料连续加入炉内，并将电极插埋于炉料中，依靠电弧和电流通过炉料而产生的电弧热和电阻热，进行埋弧还原冶炼操作，熔化还原产生的金属和熔渣集聚在炉底，并通过出铁口定时出铁出渣。生产过程是连续进行的。用此方法生产的品种主要有硅铁、硅钙合金、工业硅、高碳锰铁、硅锰合金、高碳铬铁、硅铬合金、镍铁等。精炼炉法又称为电弧炉法，其原意是指将初级铁合金用电弧炉进行精炼降低杂质元素而得到精炼铁合金产品的一种工艺方法，一般是用硅（硅质合金）、铝等作还原剂生产含碳量低的铁合金产品，依靠电弧热、硅氧或铝氧反应热进行冶炼，炉料从炉顶或炉门加入炉内，整个冶炼过程分为引弧、加料、熔化、精炼和出铁等五道工序。生产过程是间歇进行的，即每炉一个循环。主要生产的品种有：中、低碳锰铁，中、低、微碳铬铁，钒铁等。我公司用精炼炉生产镍铁，严格地说不是一个精炼过程，而是一种电碳热熔分冶炼工艺，只是沿用了传统铁合金生产精炼炉法的称谓而已。矿热炉法和精炼炉法的主要特点和差别：

A矿热炉设备较复杂，而精炼炉设备相对较简单； B生产工艺流程方面，矿热炉是连续进行的，而精炼炉法是间歇进行的； C操作控制方面，矿热炉相对较难，而精炼炉相对较为容易； D在铁合金生产领域，矿热炉法较易实现大型化规模化，而精炼炉法则受到局限； E矿热炉生产效率较高，而精炼炉生产效率相对较低； F矿热炉一般使用自焙电极，电极插入炉料较深，为埋弧操作，而精炼炉一般使用石墨电极，电极插入炉料较浅，为遮弧操作； G就我公司目前镍铁生产而言，精炼炉产品P、S杂质含量可控制得较低，且已实现矿石热装，从而电耗较低，而矿热炉使用烧结矿，没有热装，电耗较高，环境控制较难，这在广西金源公司采用的回转窑加矿热炉工艺后将会有根本的改变。 2、从统计学的角度，每种合金产品需要重点关注的指标有哪些？每个指标的意义及其影响因素？原则上来讲，就是要关注在成本构成中所占比例较大的指标。 A产量，是所有生产指标体系中最基础的首要指标。影响产量的主要因素有：设备的正常运行率、电气制度的合理选择、原辅料的性质、配料的合理性（熔剂、还原剂用量适度，渣型合理）、操作的稳定性和管理水平等。 B质量，是其它指标的前提，产品质量不符合要求，则产量和成本也就无从谈起。影响质量的主要因素有：原辅料质量是否满足工艺

铁合金的生产方法

世上无难事，只要肯攀登铁合金的生产方法铁合金的种类繁多，生产方法各异，但归纳起来主要有以下五种：（1）高炉法高炉冶炼铁合金与高炉冶炼生铁相似，是利用高炉的高温及还原性气氛使合金矿石还原制成铁合金的。在高炉中生产的铁合金主要是高碳锰铁。此外，用高炉还可冶炼低硅硅铁（Si 约10%）与镜铁，前者供铸造使用。用高炉冶炼铁合金，劳动生产率高，成本低。但因高炉内氧化带的存在，高熔点或难还原的氧化物不能还原，所以其它一些铁合金不能用高炉冶炼，只能用电炉生产。（2）电热法电热法是铁合金生产的主要方法。由于碳的还原能力随着温度的升高而增强，故很多难还原的氧化物如：CaO、Al2O3、稀土氧化物等都可以在还原电炉中还原出来。在还原电炉内以电能为热源，用碳作还原剂，还原矿石生产铁合金。此法的缺点是许多金属极易和碳生成碳化物，故用碳作还原剂生产的合金（除硅质外）含碳都很高。为了得到低碳合金，就不能用碳作还原剂，而只能用低碳硅质合金作还原剂。因此低碳铁合金不能用电热法，而只能用电硅热法。（3）电硅热法此法是在电炉内用硅（如硅铁或中间产品硅锰或硅铬合金）还原矿石、氧化物或炉渣，并以石灰作熔剂生产铁合金。因此获得的产品含碳量较低。目前，用这种方法生产微碳铬铁、中低碳铬铁、中低碳锰铁、钒铁和稀土硅合金等。成品的含碳量主要取决于原料的含碳量。用电硅热法生产铁合金时，电极会使合金增碳，故生产含碳量极低或纯的金属，不能使用电炉。熔点很高而不能从炉内流出的铁合金也不能用电炉生产，而只能用炉外法（也称金属热法）。（4）金属热法金属热法是用还原反应产生的化学热加热合金与炉渣，并使反应自动进行。这种方法又叫炉外法。此法常用的还原剂有铝、硅铁（75%Si)、铝镁合金等。得到的铁合金或纯金属含碳量极低。目前用这种方法生产钛铁、钼铁、硼铁、铌铁、高钨铁、高钒铁

金属冶炼历史

金属冶炼的历史铜的冶炼以碱式碳酸铜为主要成分的孔雀石、蓝铜矿等铜矿石色彩鲜艳，易于寻找，冶炼方式如下：CuCO3·Cu(OH)2=加热2CuO+CO2↑+H2O C+2CuO=加热2Cu+CO2↑ 硫化铜类矿石需要先焙烧脱硫转化为氧化铜，再用炭火还原制备金属铜。自然界中也有天然铜存在，通过燃烧加热融化即可制备高纯度金属铜。纯铜质地较软，不适合制造工具，通常与其他金属通过合金化工艺融合制备成具有金属特性的金属材料合金。青铜：铜中加入锡（Sn）制备的合金。在殷商及西周时期到达鼎盛时期。黄铜：铜中加入锌（Zn）制备的合金。白铜：铜中加入镍（Ni）制备的合金。钢铁的冶炼利用天外的陨铁直接加热、锻打制备铁器。在春秋时期发展了冶铁技术，利用赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）等铁矿石进行冶炼：Fe2O3+3CO=加热2Fe+3CO2 Fe3O4+4CO=加热3Fe+4CO2 铁合金是生活中使用的铁的主要形式。用铁矿石冶炼铁时，在高温下碳、磷、硫等杂质会熔入铁，形成铁合金。生铁：含碳量大于2%。钢铁：铁与碳、硅、锰、磷、硫以及少量其他元素组成，含碳量0.03~2%。银的冶炼银通常以硫化物的形式存在于矿石中。辉银矿（Ag2S）通常与铅矿共生，东汉时期发明“灰吹法”，通入空气，使铅氧化沉积，成为密陀僧，利用铅银互熔且熔点、沸点的不同和元素活跃性的不同，再分离金属银和金属铅。也可通过如下氰化法湿法浸出银，再经锌置换或电解制备：以角银矿为例： AgCl+2CN-=Ag (CN)2-+Cl- 2Ag (CN)2-+Zn=2Ag↓+Zn(CN)42- 以辉银矿为例： Ag2S+4CN-+2O2=2Ag (CN)2-+SO42- 2Ag (CN)2-+Zn=2Ag↓+Zn(CN)42- 银精矿则可通过KClO3预氧化、盐酸浸出、亚硫酸钠浸出的湿法提取工艺： Ag++ Cl-=AgCl↓ 2SO32-+ AgCl= [Ag (SO3)2]3-+ Cl- 2[Ag (SO3)2]3-+N2H4·H2O+2OH-=2Ag+ SO32-+N2+H2+3H2O

钢铁的冶炼原理及生产工艺流程

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钢铁的冶炼原理及生产工艺流程炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。 1、高炉炼铁的冶炼原理（应用最多的）一）炼铁的原理（怎样从铁矿石中炼出铁）用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）铁（Fe）二）炼铁的方法（1）直接还原法（非高炉炼铁法）（2）高炉炼铁法（主要方法）三）高炉炼铁的原料及其作用（1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。冶炼一吨铁大约需要—2吨矿石。（2）焦碳：冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）

使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）。（4）空气：为焦碳燃烧提供氧。 2、工艺流程生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

镍铁冶炼的工艺

有关铁冶炼的工艺：虽然红土镍矿处理工艺主要分为湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺，但目前世界范围内比较成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁合金的工艺方法仍旧以火法冶炼为主。火法冶炼镍铁是在高温条件下，以C（或Si）作还原剂，对矿中的NiO 及其他氧化物（如FeO）进行还原而得。同时采用选择性还原工艺，合理使用还原剂，按还原顺序NiO、FeO、Cr2O3、SiO2进行还原反应。 NiO+C→Ni+CO↑ T=420℃（1） FeO+C→Fe+CO↑ T=650℃（2） Cr2O3+C→Cr+ CO↑ SiO2+C→Si+CO↑ 因不同产地的镍矿成分不同，NiO及各种氧化物之间组成的化合物也有所不同，因而，在镍铁冶炼过程中，其实际反应较复杂。反应生成的Ni 和Fe能在不同比例下互溶，生成镍铁。从上述（1）、（2）反应式中可看出：NiO、FeO还原反应开始温度较低，而且，NiO的开始反应温度比FeO约低200℃；因而，火法冶炼镍铁过程中，尽管所采用的镍矿NiO含量较低，但NiO 90％以上被还原，而且，在Ni／Fe很低的情况下，可通过不同的工艺操作，使产品含Ni量提高到

较高水平，与铁合金其他产品（如高碳铬铁、硅合金等）相比，电炉粗镍冶炼难度相对较低。目前我国镍铁冶炼主要采用高炉法和电炉法两种： 1、高炉法：镍矿→脱水、烧结、造块→配入焦炭、熔剂→高炉冶炼→粗镍铁→精炼降Si、C、P、S→镍铁。在国内，近年采用的火法冶炼镍铁较为普遍，主要是借用于现有炼铁小高炉直接转产，具体操作与小高炉生产生铁操作相似，特别适合于使用低Ni、高Fe镍矿生产低Ni镍铁（含镍生铁）。该工艺仍以焦炭燃烧放热作为冶炼热能，入炉镍矿中FeO可被焦炭中的C充分还原，故粗镍铁中的Ni含量高低基本受限于入炉镍矿Ni／Fe的比值大小。由于国家限制400 立方米以下小高炉的使用，而使用矿热电炉，利用低镍高铁镍矿，直接生产低Ni镍铁，其工艺的合理性和易操作性，似乎不及高炉法，因而采用大容量高炉冶炼低Ni镍铁值得关注和研究。 2、电炉法镍矿→脱水、造块→配入焦炭、熔剂→电炉冶炼→粗镍铁→降C、Si、P、S精炼→镍铁。

钢铁冶金原理(炼钢部分)考试重点

1、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？答：炼钢的基本任务是脱碳，脱磷，脱硫，脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。主要技术手段为：供养，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。 2、磷和硫对钢产生哪些危害？脱磷硫的机理，什么是磷容，硫容，影响脱磷硫的因素。答：磷：引起钢的冷脆，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。硫：使钢的热加红性能变坏，引起钢的热脆性。脱磷：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO ·P2O5)+5[Fe] 2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO ·P2O5)+5[Fe] 磷容：炉渣容纳磷的能力影响因素：温度，碱度，炉渣氧化性。脱磷的条件：高碱度、高氧化铁含量（氧化性）、良好流动性熔渣、充分的熔池搅动、适当的温度和大渣量。脱硫：[S]+(CaO)=(CaS)+[O] [S]+(MnO)=(MnS)+[O] [S]+(MgO)=(MgS)+[O] 硫容：表达了炉渣容纳硫的能力脱硫的影响因素：温度，碱度，渣中（FeO ），金属液成分[Si][C]能降低氧活度，有利于脱硫。脱硫的有利条件：高温，高碱度，低（FeO ），低粘度，反应界面大（搅拌）。 3、实际生产中为什么要将ω（Mn ）/ω（S ）比作为一个指标进行控制？答：Mn 在钢的凝固范围内生成MnS 和少量FeS 。这样可有效防止钢热加工过程中的热脆，故在实际生产中将ω（Mn ）/ω（S ）比作为一个指标进行控制，提高ω（Mn ）/ω（S ），可以提高钢的延展性，当ω（Mn ）/ω（S ）≧7时不产生热脆。 4、氢和氮气对钢会产生哪些危害？答：氢在固态钢中的溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢和CO 、N 2气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔，疏松，造成白点和发纹。钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹，进而引起钢材的强度，塑性，冲击韧性的降低，发生氢脆现象。氮含量高的钢材长时间放置，将会变脆。原因是钢种氮化物析出速度很慢，逐渐改变钢的性能。钢种含氮量高时，在250℃—450℃温度范围，表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为蓝脆。氮含量增加，钢的焊接性能也变坏。 5、外来夹杂和内生夹杂的含义是什么？答：外来夹杂是指冶炼和浇铸过程中，带入钢液中的炉渣和耐火材料以及钢液为大气所氧化所形成的氧化物。内生夹杂是在脱氧和凝固过程中产生的，包括脱氧时的脱氧产物，钢液温度下降时，S 、O 、N 等元素溶解度下降而已非金属夹杂型式出现的生成物；凝固过程中因溶解度降低，偏析而发生反应的产物；固态钢相变溶解度变化生成的产物。 6、熔渣在炼钢中的作用体现在哪些方面？答：①去除铁水和钢水中的磷、硫等有害元素，同时能将铁和其它有用元素的损失控制最低；②保护钢液不过度氧化，不吸收有害气体，保温，减少有益元素烧损；③防止热量散失，以保证钢的冶炼温度；④吸收钢液中上浮的夹杂物及反应产物。 7、什么是渣的氧化性，碱度，渣的指标。答：熔渣的氧化性是指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量。全氧折合法：∑（%FeO ）=（%FeO ）+1.35（%Fe 2O 3）全铁折合法：∑（%FeO ）=（%FeO ）+0.90（%Fe 2O 3）熔渣氧化性在炼钢过程中的作用体现在对熔渣自身、对钢水和对炼钢操作工艺影响三个方面。影响化渣速度，渣中FeO 能促进石灰溶解，加速化渣，改善炼钢反应动力学条件，加速][][S O S S f a L C ?=] [5][21O P P P a f L C ??=

高碳铬铁的冶炼工艺与原理

高碳铬铁的冶炼工艺与原理 •埋弧式复原电炉由炉体、供电系统、电极系统、烟罩〔或炉盖〕、加料系统、检测和操纵系统、水冷却系统等组成。 •二、工艺流程 •冶炼高碳烙铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭以及硅石作为复原剂。 •〔1〕铬矿 •世界铬铁矿矿床要紧分布在东非大裂谷矿带、欧亚界山乌拉尔矿带、阿尔卑斯—喜马拉雅矿带和环太平洋矿带。近南北向褶皱带中的铬铁矿资源量，占世界总量的90％以上。其中南非、哈萨克斯坦和津巴布韦占世界已探明铬铁矿总储量的85％以上，占储量根底的90％以上，仅南非就占往了约3/4的储量根底。

•①选矿原那么：由于铬是用途最多的金属，而且在“战略金属〞中列第一位。当今世界拥有铬矿资源的国家或资源缺乏的国家，都在加紧铬矿石选矿的研究，其选不方法有： •1〕重选：如跳汰、摇床、螺旋溜槽、重介质旋流器等。 •2〕磁电选：包括高强场磁选、高压电选。 •3〕浮选和絮凝浮选。 •4〕联合选：如重选—电选。 •5〕化学选矿：处理极细粒难选贫铬矿。 •在上述铬矿选矿方法中，生产上要紧采纳重选方法，常采纳摇床和跳汰选不。有时重选精矿用弱滋选或强磁选再选，进一步提高铬精矿石的品位和铬铁比。 •②铬矿搭配原那么：在高碳铬铁的实际生产中往往需要选择适宜的矿种搭配以及搭配比例。铬矿搭配的原那么要紧有: •1〕适宜的铬铁比〔Cr2o3/∑FeO〕。一般来讲，冶炼含铬量大于50％的合金要求进炉综合矿的 Cr2o3/∑FeO比值大于2.0；而冶炼含铬量大于60％的合金要求此比值大于2.6。 •2〕适宜的MgO/Al2o3比值。它不但碍事熔渣的导电性能和复原性能，而且碍事合金的含碳盘。在实际生产中，使用MgO/Al2o3，比值偏低的铬矿需配足量的焦炭，以增加焦炭层的厚度，一方面是为了保证炉底不易损坏，另一方面也是为了增加未复原矿核在焦炭层的滞留时刻。减少渣中跑铬。 •3〕适宜的块度搭配。单独使用粉矿时，易造成粉矿烧结，使料面透气性变差，严重破坏了冶炼气氛；使用块度大的铬矿易增加精炼层厚度，造成合金含碳量偏低。 •4〕适宜的熔化性能。单纯使用易熔铬矿会造成成渣过早，使熔化速度快于复原速度，易造成渣中跑铬高现象;单纯使用难熔铬矿会增厚精炼层，出现大量未复原矿核以及合金含碳量偏低等现象，给正常冶炼带来了特别大的困难。合理搭配铬矿使熔渣有合理的熔点，对改善经济指标特不重要。 •〔2〕复原剂 •在合金生产中，使用最为普遍的是最廉价的一种复原剂-冶金焦“碎块〞〔高炉用焦经筛选后的筛下焦〕。由于炼焦用煤的质量及焦化厂生产焦炭的条件不同，碎焦块的质量也各异．然而它们有一个共同的缺点，确实是根基电阻不高，反响性能欠佳，灰分和硫、磷的含量较高，同时水分含量也较高，而且还不稳定。 •3。 •焦炭的性质依其块度不同而变化，如表2所示。 •表2焦炭性质随块度变化情况块度/mm 25--50 13--25 6--13 6 含量/％挥发分灰分固定碳 •块度为25-40mm的焦块的电阻比焦粒〔10-25mm〕低10％-15％。生产铁合金用焦炭在破裂时产生的粉末量应尽量少，这一点是特不重要的，而且灰分成分应尽可能有利于所炼的铁合金品种。 •原料的质量要求：

高炉炼铁工艺流程(经典)

高炉炼铁工艺流程分为以下几部分: 一、高炉炼铁工艺流程详解二、高炉炼铁原理三、高炉冶炼主要工艺设备简介四、高炉炼铁用的原料附:高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识一、高炉炼铁工艺流程详解高炉炼铁工艺流程详图如下图所示: 二、高炉炼铁原理炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等,其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料. 高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法,但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单,生产量大，劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料(石灰石、白云石、锰矿等)按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）,在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成,自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图. 三、高炉冶炼主要工艺设备简介高护炼铁设备组成有：①高炉本体；②供料设备；③送风设备；④喷吹设备；⑤煤气处理设备;⑥渣铁处理设备。通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5倍.生产中，各个系统互相配合、互相制约,形成一个连续的、大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。高炉炼铁系统（炉体系统、渣处理系统、上料系统、除尘系统、送风系统)主要设备简要介绍一下。 1、高炉高炉炉本体较为复杂，本文在最后附有专门介绍。横断面为圆形的炼铁竖炉.用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分.由于高炉炼铁技术经济指标良好,工艺简单,生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气.

7-铁合金生产要点

7 铁合金生产铁合金是指一种或一种以上的金属或非金属元素与铁组成的合金，它主要用作炼钢的脱氧剂和合金元素的添加剂。例如锰铁是锰与铁的合金，硅铁是硅与铁的合金，硅钙合金是硅与钙组成的合金。钢铁工业中习惯上把炼钢用的中间合金(不论含铁与否)，都叫做铁合金。由于铁合金的生产工艺比纯金属的制取过程简单，而且又具有比纯金属熔点低、体密大(指体密小的金属如钛、硼等)的优点，有利于炼钢过程中脱氧和合金化的进行。因此，炼钢脱氧和添加合金元素多以铁合金形式加入。 7.1 铁合金生产概述 7.1.1 铁合金的用途 (1)用作脱氧剂。炼钢是用氧化方法去除铁液中的碳、磷等杂质。在完成这些氧化的任务后，同时钢液中也吸收了氧，如果这些氧存在在钢中就会大大地降低钢的性能。因此需要添加一些与氧结合力比较强，且其脱氧产物又能顺利从钢液中排除，从而使钢液中的氧含量降低的元素。这个过程叫做钢的脱氧。用于脱氧的元素或合金叫做脱氧剂。常用的脱氧剂有锰、硅、铝等。这些元素多以铁合金Fe-Mn、Fe-Si和Al等形式加入钢液中。元素与氧的结合能力越强，在钢中含氧量愈高，其脱氧效果也就越好。 (2)用作合金剂。合金元素不但能降低钢中杂质的含量．而且还能调整钢的化学成分。用于调整钢的化学成分使钢合金化的元素或合金叫做合金剂，常用的合金元素有硅、锰、铬、钼、钒、钛、钨、钴、硼、铌等。不同的合金元素和不同的合金元素含量的钢钟具有不同的特性和用途。铁合金的产量、品种和质量，直接影响着钢铁工业的发展，其用量一般占钢产量的2%～3％左右。 (3)用于铸造工业，改善铸造工艺和铸件性能。改变铸铁和铸钢性能的措施之一是改变铸件的凝固条件，在浇铸前加入某些铁合金作为晶核孕育剂，形成晶粒中心，使形成的石墨变得细小分散，晶粒细化，从而提高铸件的性能。 (4)用作还原剂。硅铁可作为生产钼铁、钒铁等其他铁合金的还原剂；硅铬合金、锰硅合金可分别作为生产中低碳铬铁、中低碳锰铁的还原剂。 (5)用于其他工业。在有色金属和化学工业中，铁合金的使用越来越广泛，如作为有色金属的添加剂；中低碳锰铁用于电焊条的生产；铬铁用于生产铬化物和镀铬阳极材料等。 7.1.2 铁合金的分类随着现代科学技术的发展，铁合金的品种在不断扩大。铁合金的品种繁多，分类方法也多，一般按下列方法分类： (1)单一铁合金。只含一种合金元素的合金叫做单一铁合金。其主要品种有硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、钨铁、工业硅、硼铁、钒铁、金属锰等。 (2)复合铁合金。含有两种或两种以上合金元素的多元铁合金，主要品种有硅钙合金、锰硅合金、硅铬合金、硅钙铝合金、锰硅铝合金、硅钙钡合金、硅铝钡合金等。 (3)按铁合金中含碳量分类。有高碳、中碳、低碳、微碳、超微碳等品种。 (4)按生产方法分类。有高炉铁合金、电炉铁合金、炉外法(金属热法)铁合金、真空固态还原法铁合金、转炉铁合金、电解法铁合金等。 (5)氮化制品。用锰铁或铬铁粉末，在高温条件下经渗氮等方法生产的氮化产品。其主要品种有氮化锰铁、氮化铬铁等。 (6)氧化物团块。易被铁还原的氧化物团块也可以作为合金剂直接加入钢液中。例如氧化钼团块等。 7.1.3 铁合金的生产方法铁合金的生产方法很多，主要有以下几种。

钢的冶炼方法

钢的冶炼方法钢是一种重要的金属材料，广泛应用于各个领域。其冶炼方法主要有两种：炼铁法和电弧炉法。一、炼铁法 1. 原料准备：炼钢的原料主要是铁矿石、焦炭和石灰石。其中，铁矿石是主要原料，焦炭作为还原剂，而石灰石则用于脱硫。 2. 烧结：将铁精粉和焦粉混合后在高温下进行加压成型，形成硬块。这些硬块称为“球团”。 3. 熔融还原：将球团放入高温的高炉中，在高温下加入空气或氧化剂使焦碳发生氧化反应，产生一定量的一氧化碳和二氧化碳。这些气体与球团中的铁氧化物反应生成纯铁，并排除非金属杂质。 4. 合金添加：在得到纯铁后，需要添加其他元素来制造不同种类的钢。常见的合金元素包括锰、镍、钒等。 5. 脱硫处理：如果需要制造高品质的钢，需要进行脱硫处理。将石灰石投入高炉中，与产生的硫化物反应生成硫酸钙，从而去除硫。

6. 炼钢：将纯铁和合金元素加入到特殊的容器中，在高温下进行混合和搅拌，使其充分融合。这样就得到了所需的钢。二、电弧炉法 1. 原料准备：电弧炉法所用的原料与炼铁法相似，包括废旧钢材、废旧车辆和船只等。 2. 加料：将废旧钢材等原料放入电弧炉中，并加入适量的生铁或铁合金。 3. 熔化：通过高温电弧加热，使原料快速融化，并不断搅拌混合。 4. 合金添加：在得到一定质量的钢液后，需要添加其他元素来制造不同种类的钢。常见的合金元素包括锰、镍、钒等。 5. 调质处理：通过控制温度和搅拌速度等参数来调整钢液成分和结构，从而达到所需性能。 6. 出钢：将炉中的钢液倒入铸模中，冷却后得到所需的钢材。总之，炼铁法和电弧炉法都是制造钢材的重要方法。二者在原料、工

第二节铁的冶炼合金

第二节铁的冶炼合金学习目标1．从铁矿石中将铁还原出来的方法工业炼铁的主要设备是高炉。把铁矿石跟焦炭、石灰石一起加入高炉，从下方通入热风，焦炭在炉内反应生成的一氧化碳跟氧化铁在高温下反应生成铁。发生反应的化学方程式为： Fe2O3+3CO=2Fe+3CO22．生铁和钢等重要的合金生铁是含碳量为2%~4.3%的铁合金，其中还含有硫、磷、硅等杂质。钢是含碳量为0.03%~2%的铁合金，钢是由生铁在炼钢炉中进一步冶炼除去过多的碳、硅、硫、磷而得到的。钢的性能比生铁优越。合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。合金具有许多良好的物理、化学或机械性能。 3．认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。 4．含杂质物质的质量计算方法：纯净物质量=不纯物质量某物质质量分数。学习要点重点、难点和疑点1．重点：⑴铁的冶炼。⑵合金的特点及应用。 2．难点：(1)铁的冶炼。(2)用所学知识解释和解决生活中有关金属和合金的问题。3．疑点：(1)冶炼生铁时为什么要用焦炭而不用煤？ (2)炼铁时为什么生成的是生铁而不是纯铁？教材解读内容要点解析金属的冶炼：使金属矿物变成金属的过程。铁在不同化合物中表现出不同的化合价。一般，铁在置换反应的生成物中表

现为+2价；铁在氯气等物质化合时生成+3价的铁离子；另外铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，可将Fe3O4表示成FeO·Fe2O3，即Fe3O4中铁即表现出 +2价，又表现出+3价。炼铁的原理：高温Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2设备为高炉，原料为石灰石、铁矿石、焦炭、空气，产品为生铁。生铁是含碳量为2%---4.3%的铁合金，其中还含有硫、磷等杂质。钢是含碳量为 0.03%----2%的铁的合金，钢是由生铁在炼钢炉中进一步冶炼除去过多的碳、硅、硫、磷而得到的。钢的性能比生铁优越。焦炭有着多孔性，它含硫量少，并有发热量高的优点。而煤中含有大量的硫、磷等杂质，如不经过洗涤干馏，把它们除去变成焦炭，则会使生铁中除含有碳外，还含有大量的硫、磷，从而大大影响生铁的性能。所以冶铁不能用煤而必须用焦炭。炼铁时，分别把焦炭、铁矿石和石灰石等原料，按一定数量比送到炉顶的自动装料设备，然后装进高炉里（加料后，开炉第一次先将下层的焦炭点燃），并鼓入热空气，焦炭就被氧化，生成二氧化碳，并放出大量热。 C+O2=CO2+热，二氧化碳从炉底上升，与烧红的焦炭相遇，被还原成一氧化碳。CO2+C=2CO，一氧化碳继续上升，遇到炽热的铁矿石，就把铁逐步还原出来。3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2，Fe3O4+CO=3FeO+CO2，FeO+CO=Fe+CO2，由于铁矿石里除了铁的氧化物外，还含有难熔化的脉石（主要成分一般为SiO2）。因此，炼铁时还要加入助熔剂（一般用石灰石），利用石灰石（CaCO3）在高温下分解出的生石灰（CaO）与脉石反应生成熔点较低的硅酸钙，这样将脉石从矿石里分离出来。CaCO3=CaO+CO2↑， CaO+SiO2=CaSiO3，在冶炼过程中，混在铁矿石里的锰、硅、硫、磷等元素也会被碳或一氧化碳从它们的化合物中还原出来，少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里，成为生铁。这就是炼铁时不能得到纯铁的原因。从生铁炼成钢的实质为：降碳、除硫磷、调硅锰合金是由一种金属

关于炼铁的化学方程式

关于炼铁的化学方程式炼铁的化学方程式在高温下，用还原剂将铁矿石还原得到生铁的生产过程。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石、空气。铁矿石有赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)等。铁矿石的含铁量叫做品位，在冶炼前要经过选矿，除去其它杂质，提高铁矿石的品位，然后经破碎、磨粉、烧结，才可以送入高炉冶炼。焦炭的作用是提供热量并产生还原剂一氧化碳。石灰石是用于造渣除脉石，使冶炼生成的铁与杂质分开。炼铁的主要设备是高炉。冶炼时，铁矿石、焦炭、和石灰石从炉顶进料口由上而下加入，同时将热空气从进风口由下而上鼓入炉内，在高温下，反应物充分接触反应得到铁。高炉炼铁是指把铁矿石和焦炭，一氧化碳，氢气等燃料及熔剂（从理论上说把金属活动性比铁强的金属和矿石混合后高温也可炼出铁来）装入高炉中冶炼，去掉杂质而得到金属铁（生铁）。有高炉法，直接还原法，熔融还原法，等离子法。其反应式为： Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高温) (还原反应） Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2(高温)（还原反应）炉渣的形成: CaCO3=CaO+CO2(条件：高温） CaO+SiO2=CaSiO3(条件：高温）题目：炼铁的主要设备是______．主要原料是铁矿石、______和______．答案工业炼铁在高炉中进行，主要原料有：铁矿石、焦炭和石灰石，焦炭在过量空气中生成二氧化碳，同时放出大量热，二氧化碳又在焦炭的作用下生成一氧化碳，一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来，从而制得铁. 故答案为：高炉、焦炭、石灰石. 赤铁矿炼铁的化学方程式赤铁矿的化学成分为α-Fe2O3，炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程为——首先焦炭与空气中的氧气生成二氧化碳(提

铁合金冶炼几种方法

铁合金冶炼几种方法铁合金是一种重要的冶金材料，广泛应用于钢铁生产、电力工业、冶金工业等领域。铁合金冶炼是指通过合金化的方式将铁与其他元素组成合金，以满足特定应用需求。本文将介绍几种常见的铁合金冶炼方法。一、高炉法高炉法是最主要、也是最常用的铁合金冶炼方法之一。它是将铁矿石（如赤铁矿、磁铁矿）和焦炭作为主要原料，在高炉中进行冶炼。高炉内，加入矿石和焦炭后，通过高温还原反应将矿石中的氧化铁还原为金属铁。高炉法冶炼出的铁合金主要是生铁，其中含有一定的碳、硅等元素。生铁可以作为制钢的原料，或者用于生产铸铁。二、电炉法电炉法是另一种重要的铁合金冶炼方法。它利用电力作为能源，在电弧炉中冶炼。电弧炉是一种高温设备，通过电流经过两个电极之间的间隙，引发弧放电，产生高温。在电炉法中，加入铁矿石和合金化剂，通过电弧的高温将铁矿石还原成金属铁。电炉法冶炼出的铁合金品质高，可以根据需要控制合金中的各种元素含量。三、转炉法转炉法是冶炼高品质铁合金的重要方法之一。它是利用转炉设备将生铁与废钢等材料进行冶炼和合金化。转炉是一种倾转式炼钢设备，通过吹氧将生铁中的杂质氧化，然后控制合金元素的加入，使铁合金

中的各种合金元素达到需要的比例。转炉法冶炼出的铁合金适用于高品质钢铁的生产。四、氧化铝电解法氧化铝电解法是专门用于冶炼铝铁合金的方法。它利用电流通过氧化铝溶液，通过电解反应将铁和铝分别沉积到阴阳极上，从而得到铝铁合金。这种方法制备的铝铁合金品质稳定，可以广泛应用于汽车、航空航天等领域。综上所述，铁合金冶炼的方法有高炉法、电炉法、转炉法和氧化铝电解法等。不同的方法适用于不同的铁合金品种和冶炼要求。随着工业的发展和技术的进步，铁合金冶炼方法也在不断更新和改进，以满足不断变化的市场需求。

碳化硅冶炼铁合金

碳化硅冶炼铁合金碳化硅冶炼铁合金，简称SiC铁合金，是一种应用广泛的铁合金，其主要成分为碳化硅和铁。碳化硅冶炼铁合金具有硬度高、耐热性强、耐腐蚀性好等特点，因此被广泛应用于不同领域的制造业，如冶金、电子、化工、机械等行业。本文将对碳化硅冶炼铁合金的原理、生产工艺、应用等方面进行介绍。一、SiC铁合金的原理碳化硅冶炼铁合金的原理是以高纯度的碳化硅和铁为原料，通过高温反应在熔炉中进行化学反应，生成SiC铁合金。其主要化学反应方程式为：（FeO）+ 3C + SiO2 = FeSi + 2CO 其中，FeO代表氧化铁，C代表碳，SiO2代表二氧化硅，FeSi代表产生的SiC铁合金，CO代表一氧化碳。上述反应式中，碳化硅作为还原剂，将FeO逐渐还原为铁，并与二氧化硅反应形成SiC铁合金。 SiC铁合金的生产工艺主要包括原料准备、反应炉的选取、配料、冶炼、分离、精炼等环节。其中，配料是决定SiC铁合金质量的关键环节之一。合理的配料能够有效地控制铁的含量和碳化硅的含量，而质量不好的原料会造成铁合金的质量不稳定。 SiC铁合金的冶炼过程需要进行精密的温度、时间、气氛控制，在实际操作中应根据铁合金中各元素的偏差进行控制，以达到最终产品的质量标准。 SiC铁合金具有很强的耐腐蚀性、抗磨损性和耐高温性，因此被广泛应用于不同领域的制造业。以下是SiC铁合金的几个主要应用领域： 1. 钢铁冶金行业：SiC铁合金可用作钢铁中的脱氧剂，有效地减小含氧量，使钢铁的品质更加优良。 2. 电子行业：SiC铁合金可用于制造具有高度可靠性和稳定性的电子器件和元器件。 3. 石油化工行业：SiC铁合金能够在高温、强酸、强碱等恶劣环境下保持其性能不变，因此被广泛用于石油化工领域。 4. 机械工业：SiC铁合金的硬度高、耐磨性好，因此可以用于制造高端机床、车刀等机械设备。综上所述，SiC铁合金具有多种优良特性，在不同领域的应用越来越广泛，其产量也在逐年增加。随着科技的不断发展，SiC铁合金的应用前景将会更加广阔。

铁合金冶炼

铁合金冶炼铁合金冶炼 ferroalloy smelting 铁合金根据产品品种和质量要求采用不同的冶炼方法，主要有碳还原法(高炉、电炉)、金属热还原法和电解法;并可采用脱硅精炼、吹氧、真空固态脱碳等方法进行精炼。某些合金元素在矿石中含量很低，必须先进行富集，包括选矿和湿法冶金或火法冶金处理，提取纯净的氧化物或其他中间产品，再行冶炼。高炉冶炼产品有锰铁、镜铁(含锰30,以下的锰铁)、低硅硅铁(含硅10,15,)和镍铁等等(见高炉炼铁。电炉还原冶炼铁合金产品绝大部分用还原电炉冶炼。产品有硅铁、碳素锰铁、锰硅合金、碳素铬铁、钨铁、硅铬合金、硅钙合金、磷铁等。在还原电炉内用矿石配加焦炭或其他碳质还原剂依靠电能加热进行冶炼。运行时电极插入炉料，除电极端部和焦炭颗粒之间产生电弧外，主要通过炉料和炉渣的电阻热加热。还原时锰和铬等元素同时与碳结合成碳化物,因此冶炼锰铁、铬铁时,得到的是含碳高的产品。炼得的铁合金熔液和熔渣每隔一定时间从出铁口放出。熔点特高的铁合金(如钨铁不能放出，则用取铁法或结块法生产。为了保持电极合理深插、炉况稳定，必须控制好炉膛电阻。炉膛电阻受炉料组成、还原用炭的种类及其粒度和数量、炉渣的化学成分、炉膛尺寸和电极间距、炉内温度分布等因素的影响。用作还原剂的焦炭同时是炉料中传导电能并对炉膛电阻起主要影响的因素。焦炭颗粒较细有利于在炉料中均匀分布而且具有较高的电阻率。电阻率较高的焦炭，例如低温焦、煤气焦，或配加煤、木炭、木片，可以提高炉膛电阻，有利于电极深插(见铁合金电炉)。

金属热还原法用铝或硅作还原剂进行金属氧化物的还原。由于反应激烈、集中，释放出大量热能，产生高温，在一定条件下还原反应可自动进行，使金属和炉渣全部熔化，炼得铁合金产品。铝热法用铝作还原剂,反应一般都能自动进行,用不加热的反应器冶炼，所以又称炉外法。常用于钛铁、钼铁、高钒铁、硼铁和金属铬等的生产。铝热法冶炼设备是简单的铁制圆筒形熔炼反应器，由两个半筒或几部分组成。便于拆卸更换。反应器(也称炉筒)可安放在预先做好的砂窝上，或放在可移动的、铺有耐火材料的小车上。反应器和砂窝都要预先干燥，以防爆炸。冶炼设备要有排烟装置。铝热法的冶炼操作有两种方式:?上部点火，如用于冶炼钼铁。?下部点火，如用于冶炼钒铁。电硅热法用硅(一般为75,硅铁)作还原剂进行金属热法冶炼时，因热量不足，采用电炉冶炼，通过电能补充加热。一般在还原冶炼之后，随即添加氧化物或矿石进行脱硅精炼，得到低碳、低硅的产品，常用于钒铁、钨铁的生产。铁合金的精炼电炉精炼高碳的锰、铬铁合金在电炉内进行氧化脱碳精炼，因碳化物比较稳定，难于得到低碳产品，所以生产中通常采用脱硅精炼法，以低碳含硅合金(如硅铬、锰硅)配加石灰、矿石在电炉内进行脱硅精炼。热兑法通过液态金属冲兑入液态熔渣进行脱硅精炼的方法，按发明人姓氏(R.Perrin)又称为佩兰法。主要用于铬铁的精炼，近年也用于锰铁的精炼。采用两个盛桶逆流冲兑，由于热兑时形成充分搅拌，反应激烈而脱硅效果好。吹氧法向熔融金属吹入工业纯氧，使粗炼合金中的碳、硅等元素氧化而获得中、低碳产品。此法现用于生产中、低碳铬铁和中、低碳锰铁。真空固态脱碳法 (Simplex法) 含碳高的铁合金在真空固态条件下进行脱碳反应,制得微碳产品的方法,主要用于制取含碳特低的微碳铬铁。

简述炼铁的基本原理

简述炼铁的基本原理炼铁是将铁矿石经过高温还原反应，得到纯铁的过程。这个过程可以分为三个主要阶段：前处理、冶炼和精炼。在前处理阶段，铁矿石被选矿厂进行物理和化学处理，以去除不需要的杂质。在冶炼阶段，纯铁从还原剂中分离出来。在精炼阶段，纯度更高的铁被生产出来。一、前处理 1. 选矿选矿是指将原始铁矿经过物理和化学方法进行处理，以去除不需要的杂质。这些杂质包括土壤、岩屑、有机质和其他金属。 2. 破碎和筛分在选矿厂中，原始铁矿被先粉碎成较小的颗粒，并通过筛网进行筛分。这样可以将不同尺寸的颗粒分离开来，并使它们更容易进行后续的物理和化学处理。 3. 浮选浮选是一种物理方法，用于从原始铁矿中去除硅酸盐等无用材料。在浮选过程中，空气被注入到水中，形成气泡。这些气泡将有用的矿物颗粒浮到水面上，而无用的材料则沉入水底。

4. 磁选磁选是一种物理方法，用于从原始铁矿中去除磁性杂质。在磁选过程中，原始铁矿被通过一个强大的电磁场，使含有铁的颗粒被吸附在一个带有磁性材料的滚筒上，而不包含铁的颗粒则被排出。 5. 烧结在烧结过程中，原始铁矿经过高温处理，并与焦炭、废钢等还原剂混合。这样可以将铁和其他金属分离出来，并形成一种叫做“球团”的物质。这个球团可以更容易地进行下一步操作。二、冶炼 1. 高炉冶炼高炉是一种大型设备，在其中进行还原反应并分离纯铁。在高温下，还原剂（通常是焦碳）与球团混合物反应，使纯铁从其他金属中分离出来。这个过程产生了大量的二氧化碳和一氧化碳等废气，需要进行处理。 2. 喷吹炉冶炼喷吹炉是一种小型设备，通常用于生产特定类型的铁合金。在喷吹炉中，还原剂通过高速喷射进入球团混合物中，使纯铁分离出来。这个过程产生了大量的废气和灰尘，需要进行处理。

铁的冶炼过程的反应

铁的冶炼炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。「高炉炼铁」是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。由于技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产率高，能耗低，高炉法生产的铁占世界铁总产量的95％以上。 ▲高炉炼铁示意图高炉是近似于圆柱形的炉子，它的外面包以钢板，内壁砌以耐火砖，整个炉子建筑在很深的混凝土基础上。高炉生产时，从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上

②溶剂矿石中的脉石和燃料中的灰分，都含有一些熔点很高的化合物（如SiO2熔点为1625℃，Al2O3熔点为2050℃），它们在高炉冶炼的温度下，不能熔化成液体，因而不能使它们很好地与铁液分离，同时也使炉子的操作发生困难。加入熔剂的目的在于其与这些高熔

点的化合物形成低熔点的炉渣，以便在高炉冶炼温度下完全液化，并保持相当的流动性，以达到很好地与金属分离之目的，保证生铁的质量。根据熔剂的性质，可分为碱性熔剂和酸性熔剂。采用哪一种熔剂要根据矿石中脉石和燃料中灰分的性质来决定。由于天然矿石中脉石大多数为酸性，焦炭灰分也都是酸性的，所以通常都使用碱性熔剂，如石灰石。酸性熔剂很少使用。 ③燃料高炉冶炼所需要的热量，主要是依靠燃料的燃烧而获得，同时燃料在燃烧过程中，还起着还原剂的作用，所以燃料是高炉冶炼的主要原料之一，常用的燃料主要是焦炭，还有无烟煤和半焦等。理化过程：高温下的还原反应+造渣反应高炉冶炼的目的，就是要把铁从铁矿石中还原出来，同时去除其中所含的杂质。整个冶炼过程中，最主要的是进行铁的还原反应以及造渣反应。除此之外，还伴随着其他一系列复杂的物理化学反应，如水分及挥发物的蒸发、碳酸盐的分解、铁的碳化和熔化以及其他各种元素的还原等，而这一系列的反应，都只有在一定的温度下才能实现。因此，冶炼过程还需要有燃料的燃烧来作为必要的条件。 ①燃料的燃烧 C＋O2→CO2 ②炉料的分解水分蒸发和结晶水分解；挥发物的排除；碳酸盐的分解。

矿热炉冶金原理

矿热炉的冶金原理矿热炉生产的基本任务就是把金属等有用元素从矿石或氧化物中提取出来.矿热炉生产过程中的化学反应主要是氧化物的还原反应，同时也有元素的氧化反应。矿热炉生产的基本原理是基于选择性氧化还原反应热力学，其本质是所需元素的氧化物与还原剂反应生成所需元素和还原剂中主要元素的氧化物. 还原反应的通式矿热炉冶炼产品的品种十分繁杂，其冶炼方法也比较多样。但从其根本上来说，矿热炉冶炼就是利用适当的还原剂,在一定温度范围内，从含有所需元素氧化物的矿石中还原出所需元素的氧化还原过程. 例如,冶炼电石、硅铁、高碳锰铁和高碳铬铁时,基本反应式分别为: CaO+3C=Ca+CO Si+2C=Si+2CO MnO+C=Mn+CO +3C=2Cr+3CO 以上产品在矿热炉中用电热法生产,都是以碳作还原剂，碳分别夺取了氧化物CaO、Si、MnO、中的氧而生成CO，元素Ca、Si、Mn、Cr从各自的氧化物中被还原出来，组成化合物或适当的合金. 再如，冶炼中低碳锰铁和金属铬时，基本反应式分别为： 2MnO+Si=2Mn+Si +2Al=2Cr+ 此时则分别用Si和Al作还原剂，冶炼方法也不同。生产中低碳锰铁用硅质还原剂，在精炼电炉中冶炼，采用电热法和金属热法;生产金属铬用铝质还原剂，在筒式炉中冶炼，采用金属热法. 尽管各种冶炼产品的生产方法不同、选用的还原剂性质不同，但其冶炼实质相同,可用一通式表达：（2—1)式中： -矿石中含所需元素的氧化物; M—所用的还原剂; Me—所需提取的元素;

—还原剂被氧化后生成的新的氧化物。还原反应的通式意味着，还原剂对氧的亲和力大于被还原金属对氧的亲和力，这就是金属氧化物还原的热力学条件. 由于各种元素在矿石中富集程度不同、存在状态不一样，冶炼过程就产生了区别。如果石灰和硅、锰、铬矿中的有用元素含量较高、杂质含量少,可将其直接入炉冶炼;如果所用金属氧化物矿较贫且杂质多,则需富集后才能冶炼，例如锰铁比低而磷含量高的贫锰矿，必须先在高炉或电炉中冶炼，将矿石中的磷、铁还原成高磷生铁,使锰在炉渣中富集，用其生成的富锰渣代替部分或全部锰矿来进行锰合金的冶炼；还有一些矿石，其中有用元素的含量很低，则必须先经过选矿富集成精矿,对于多元素化合物共生矿还必须采用化学方法富集所需元素，然后才能用于冶炼生产；而有些多元素化合物共生矿例如钒钛磁铁矿则采取选择性还原进行冶炼生成或富集。在矿热炉冶炼生产中，由于矿石带入杂质，大多数品种的冶炼需要采用有渣法。有渣法冶炼需在炉料中配入适当的熔剂,使矿石带入的杂质在冶炼过程中生成熔点低、碱度适宜且流动性能良好的炉渣，出炉后便于炉渣与产品的分离操作。此时，冶炼者的主要任务是掌握好炉渣成分、熔点和流动性等，通过对炉渣的控制来保证产品的成分及质量,但其冶炼本质仍然是金属氧化物矿石被还原的过程. 反应的热效应当物质发生化学反应和物理变化时,放出或吸收的热称为这个过程的热效应，用H表示。反应的热效应是一个重要的热力学函数.它告诉我们物质发生化学反应和物理变化时所需要或放出的热。在利用矿热炉进行铁合金的生产中，炉内的主要物质和各相主要成分如表2—1所示。炉内各相是互相联系的，彼此进行着物质、热量和能量的交换，因此，用热效应研究和分析反表2—1 铁合金炉内使用的主要物质和各相主要成分物质名称主要成分炉内的相空气、氧气、CO、、炉气熔剂、氧化物CaO、Si、、MnO炉渣铁合金液Fe、C、Si、Mn、Cr、P金属耐火材料C、MgO固体应进行的可能性及金属氧化物可还原性的顺序，对冶金生产具有重要意义.在冶金生产过程的热平衡计算中，热效应计算及结果也是重要内容和主要依据. 实验和统计分析表明，反应的热效应可以通过标准生成热进行计算，对于反应通式（2—1）,在温度为298K(25℃）时反应的热效应可以用式(2—2)计算：