用矿热法冶炼硅铝铁

用矿热法冶炼硅铝铁

时间:2005-5-27 0:00:00 来源: 本站原创浏览次数: 95697 发表评论

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所属产品:复合脱氧剂

关键词:矿热法硅铝铁 new

文章摘要:在炼钢过程中，铝和硅铝铁都是强脱氧剂，但铝的价格昂贵，且密度小，

熔点低，易氧化，使用过程中大部分铝在钢液表面燃烧，其利用率只有30％；而

硅铝铁因密度大、熔点高而易沉入钢液中，因而其利用率可达70％。

在炼钢过程中，铝和硅铝铁都是强脱氧剂，但铝的价格昂贵，且密度小，熔点低，易氧化，使用过程中大部分铝在钢液表面燃烧，其利用率只有30％；而硅铝铁因密度大、熔点高而易沉入钢液中，因而其利用率可达70％。

炼制硅铝铁的传统方法是将硅铁和铝熔融而得，这种方法需消耗大量的铝，且成本高。而矿热炉法是以铝土矿为主要原料，其资源广，价格低廉，有广阔的发展前景。

用碳还原矿中的二氧化硅和三氧化铝，生产硅铝铁合金，是分三个阶段进行的:

1）碳化硅的生成。在较低温度时，SiO

2

与碳反应生产碳化硅：

SiO

2

＋3C=SiC＋2CO （1）

=486924．84－322．1T

T

始

=1511．4K

2）铝氧化碳化物和碳化物的生成。在1600～2000℃温度区间内，碳与三氧化二铝反应生成铝氧化物和硅的碳化物：

2Al

2O

3

＋3C=Al

4

O

4

C＋2CO (2)

2Al

2O

3

＋9C=Al

4

C

3

＋6CO (3)

3）碳化物等中间化合物分解，硅铝铁形成。在更高的温度下铝氧化物、碳化硅、碳化铝与二氧化硅作用，得到硅铝：

Al

4O

4

C＋3C＋3SiC=8Al＋3Si＋8CO (4)

2Al

4

C

3

＋3SiO

2

=8Al＋3Si＋6CO

T

始

=2246K （5）

因为铝和硅、铝和铁都可以以任意比例互熔，并且铝和铁生成金属化合物，故铁、硅存在时，铝的活度值大大降低，使实际反应温度低于理论开始温度。

冶炼硅铝铁所需的温度高，因此冶炼的关键是提高炉温，可以采取如下措施：

1）电极间距和炉膛直径比冶炼FeSi要小一些；

2）采用低电压、大电流操作，以利于电极深插；

3）采用比电阻较大的木炭、烟煤、气煤焦作还原剂，以利于电极深插；

4）采用高挥发分的烟煤散于料面，并保持集中强制下料和分层加料相结合，以延长焖烧时间。

在某厂生产实验中发现如下问题：

1）配碳量过多或过少对炉况都不利，过多时，合金中含碳高，铝的回收率高，但同时炉底上涨快；配碳过少时，铝的回收率降低；

2）开炉前一段时间炉底上涨慢，但一旦有上涨迹象时，就迅速上涨；

3）焖烧时间越长，铝的回收率越高，且炉底上涨慢；

4）使用电压一般为50V，最高不超过55V，否则化料快，焖烧时间短，炉底迅速上涨；

5）合金中的碳波动大，在0.054％～1.27％之间。

在对原料配比作了调整将还原剂中的烟煤比例加大并以铁矿石代替钢屑取得了明显的效果，其配比见下表：

原料配比调整后的实验结果：

改变配比前焖烧时间最多只能达到90min，改变配比后可达到120～

150min；改变配比前使用的电压为60V时，炉底上涨快，而改变配比后用60V 电压时，炉底不涨。但合金中的碳的波动仍较大，在0.07％～2.63％之间。

从多数厂家生产硅铝铁和硅铝铁小试的情况来看，生产过程中都有炉底易上涨的现象，大体上讲，主要是两方面引起的：一是炉渣，二是碳化物。

1、炉渣

虽然硅铝铁属无渣法冶炼，但多少总是带有一定的渣量，由于炉渣的主要

成分是Al

2O

3

、SiO

2

等，参考Al

2

O

3

-SiO

2

二元相图（见图1），当Al

2

O

3

高时渣的

熔点高，难以被排出，从而引起炉底上涨，而渣中Al

2O

3

高的原因主要是配碳不

足或炉温不高，使得Al

2O

3

没有被充分还原。

图1 Al

2O

3

-SiO

2

相图

2、碳化物

从硅铝铁的生成过程来看，其中有中间化合物——碳化物的生成，而碳化物是一种高熔点、高电导性的物质，如果它没有被破坏，就难以被排出，而沉积于炉底，引起炉底上涨，同时由于它的电导性强，使电极难以深插，从而进一步引起炉况恶化。

从硅铝铁生成的过程和碳化物的性质来看，其被破坏必须有三个条件：一

是高温，二是有过剩的SiO

2，三是铁的存在（使SiO

2

易于破坏），故在尽量提

高炉温的同时，还须控制好配碳量。

1）选用合理的电气参数

低电压、大电流、大功率是提高炉温的措施之一。在直流电炉中，电流由于受可控硅的限制,其值不能超过1500A，而电压可以通过电极的升降来调节，故实验中给定电流为1500A。改变配比前电压在50～55V范围内波动，过高时化料快，焖烧时间短，电极上抬，炉温不够，化料速度快于反应速度，炉底上涨快；调整配比后，使炉料电阻增大，电压可达60V，而电极插入深度不变，此时功率由原来的67kW增至81kW左右，冶炼效果很好。

2)选择高电阻的炉料

改变配比后用铁矿石代替钢屑，同时还原剂中增加烟煤的比例，从而提高