第一篇：基于安全系統(tǒng)思想論鋼鐵冶金生產(chǎn)

基于安全系統(tǒng)思想論鋼鐵冶金生產(chǎn)

【摘要】：鋼鐵冶金產(chǎn)業(yè)在一個(gè)國(guó)家的地位是不可動(dòng)搖的，冶金科學(xué)應(yīng)該受到極度的重視，結(jié)合安全系統(tǒng)思想本文主要從鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及每個(gè)環(huán)節(jié)中的主要生產(chǎn)過(guò)程、主要設(shè)備、生產(chǎn)方法和特點(diǎn)等方面進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】：冶金生產(chǎn)環(huán)節(jié)；過(guò)程；設(shè)備；安全

Based on the theory of safety system thought ferrous

metallurgical production

（Chongqing institute of technologySafety engineering college）

Abstract：Steel metallurgical industry in a country's position is unshakeable, metallurgical science should by extreme value, combining safety systems thought this paper mainly from steel metallurgical joint enterprise production links and each link of the main production process, the main equipment, production method and characteristics are studied.Key words：Metallurgical production links, Process: equipment;safety

1.冶金科學(xué)

冶金是一門(mén)多學(xué)科的綜合應(yīng)用科學(xué)，一方面，冶金不斷吸收其他學(xué)科特別是物理

學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、物理化學(xué)、流體力學(xué)等方面的新成就，指導(dǎo)著冶金生產(chǎn)技術(shù)向新的廣度和深度發(fā)展；另一方面，冶金生產(chǎn)又以豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)充實(shí)冶金學(xué)的內(nèi)容，也為其他學(xué)科提供新的金屬材料和新的研究課題。

11.1冶金的基本概念

冶金是一門(mén)研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦石或其他原料中提取金屬或金屬化合物，并用各

種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。

用于提取各種金屬的礦石具有不同的特性，故提取金屬要根據(jù)不同的原理，采用

不同的生產(chǎn)工藝過(guò)程和設(shè)備，從而形成了冶金的專(zhuān)門(mén)學(xué)科——冶金學(xué)。

1.2 冶金方法

（1）火法冶金。在高溫下礦石經(jīng)熔煉與精煉反應(yīng)及熔化作業(yè)，使其中的金屬和雜質(zhì)分開(kāi)，獲得較純金屬過(guò)程。整個(gè)過(guò)程分為原料準(zhǔn)備、冶金和精煉三個(gè)工序。

（2）濕法冶金。在常溫或低于100℃下，用溶劑處理礦石，使所提取的金屬溶解于溶液中，其他雜質(zhì)不溶解，然后再?gòu)娜芤褐袑⒔饘偬崛『头蛛x出來(lái)的過(guò)程。

（3）電冶金。按電能形式分為2類(lèi)：

1）電熱冶金：利用電能轉(zhuǎn)化為熱能，在高溫下提煉金屬，本質(zhì)上與火法冶金相同。

2）電化學(xué)冶金：用化學(xué)反應(yīng)使金屬?gòu)暮饘俚柠}類(lèi)的水溶液或熔體中析出。

1.3 主要冶金過(guò)程簡(jiǎn)介

（1）干燥：除去原料中的水分。干燥溫度一般為400~600℃。

（2）焙燒：將礦石置于適當(dāng)?shù)臍夥障拢訜嶂恋陀谒鼈兊娜埸c(diǎn)溫度，發(fā)生氧化、還原或其他化學(xué)變化的冶金過(guò)程。

（3）煅燒：將碳酸鹽或氫氧化物的礦物原料在空氣中加熱分解，除去二氧化碳和水分變

成氧化物的過(guò)程，也稱焙解。

（4）燒結(jié)和球團(tuán)：將粉礦經(jīng)加熱焙燒，固結(jié)成多孔塊狀或球狀的物料，是粉礦造塊的主要方法。

（5）熔煉：是將處理好的礦石或其他原料在高溫下通過(guò)氧化還原反應(yīng)，使礦石中金屬和雜質(zhì)分離為兩個(gè)液相層即金屬液和熔渣的過(guò)程，也叫冶煉。

（6）精煉：進(jìn)一步處理熔煉所得含有少量雜質(zhì)的粗金屬，從而提高純度。

2.鋼鐵冶金生產(chǎn)

鋼鐵冶金的任務(wù)是把鐵礦石冶煉成合格的鋼。鋼鐵工業(yè)是國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)之一，機(jī)械、交通運(yùn)輸、建筑、國(guó)防和民用等所有工業(yè)部門(mén)，都離不開(kāi)鋼鐵材料。鋼鐵產(chǎn)量往往衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平和生產(chǎn)能力的主要標(biāo)志，鋼鐵的質(zhì)量和品種對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他工業(yè)部門(mén)產(chǎn)品的質(zhì)量，都有極大的影響。

2.1 鋼鐵冶金生產(chǎn)環(huán)節(jié)

一個(gè)現(xiàn)代化的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，一般有以下生產(chǎn)環(huán)節(jié)組成：原料處理、煉鐵、煉鋼、軋鋼、能源供應(yīng)、交通運(yùn)輸?shù)?，是一個(gè)復(fù)雜而龐大的生產(chǎn)體系。2其工藝流程如圖：

2.2 原料的處理過(guò)程

原料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎(chǔ)，精料是使高爐操作穩(wěn)定順行，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗及長(zhǎng)壽的保證，因此為高爐提供精料是原料處理的重要目標(biāo)。

從礦山開(kāi)采的礦石，其含鐵量和化學(xué)成分波動(dòng)大，有的大至幾百毫米，有的成粉末。因此大部分礦石都不能滿足高爐冶煉的要求，入爐前須經(jīng)過(guò)加工處理，處理工藝流程如下圖：

3破碎與篩分的目的是滿足高爐冶煉的要求，提供適宜粒度以及滿足貧礦選分處理對(duì)粒度的需要，礦石混合均勻的目的是穩(wěn)定入爐礦石的化學(xué)成分，處理過(guò)程主要的設(shè)備是破碎機(jī)和篩分機(jī)。

2.3 高爐煉鐵

高爐煉鐵是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)極重要的一環(huán)。高爐煉鐵具有龐大的主體和輔助系統(tǒng)，包括高爐本體、原燃料系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)和煤氣清洗處理系統(tǒng)。

高爐冶煉的全過(guò)程可以概括為：在盡量低能量消耗的條件下，通過(guò)受控的爐料及煤氣流的逆向運(yùn)動(dòng)，高效率地完成還原、造渣、傳熱及渣鐵反應(yīng)等過(guò)程，得到化學(xué)成分與溫度較為理想的液態(tài)金屬產(chǎn)品。

高爐煉鐵的特點(diǎn)：

（1）在爐料與煤氣逆流運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中完成了多種錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起的化學(xué)反應(yīng)和物理變化,爐內(nèi)主要是還原性氣體

(2)高爐是密封的容器，除去投入（裝料）及產(chǎn)出（鐵、渣及煤氣）外，操作人員無(wú)法直接觀察到反應(yīng)過(guò)程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察。

（3）高爐是連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過(guò)程，機(jī)械化和自動(dòng)化水平較高。

2.4 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼

2.4.1 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼主要設(shè)備：爐殼、托圈、耳軸及傾動(dòng)機(jī)構(gòu)。

2.4.2 氧氣頂吹特點(diǎn)：

（1）吹煉周期短，生產(chǎn)率高。

（2）運(yùn)輸復(fù)雜，數(shù)量大。

（3）溫度高，煙塵大。

(4)吹煉速度快。

2.4.3 氧氣頂吹過(guò)程：把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過(guò)程中放出大量的熱量（含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度，因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。煉鋼的基本任務(wù)是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度和調(diào)整成分。歸納為：“四脫”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去氣和去夾雜），“二調(diào)整”（成分和溫度）。采用的主要技術(shù)手段為：供氧，造渣，升溫，加脫氧劑和合金化操作。5

43.冶金科學(xué)與安全科學(xué)

安全系統(tǒng)思想是從全面的角度和以安全整體為著眼點(diǎn)研究安全問(wèn)題。6那么基于安全系統(tǒng)思想來(lái)討論鋼鐵冶金生產(chǎn)中的安全問(wèn)題，從總體上，其工作人員應(yīng)對(duì)冶金工廠安全生產(chǎn)基本專(zhuān)業(yè)知識(shí)熟悉程度須高；對(duì)冶金工廠安全生產(chǎn)及主要安全技術(shù)的掌握程度要高?？梢?jiàn)，冶金工業(yè)與安全科學(xué)的重要關(guān)系。

3.1 冶金安全基礎(chǔ)知識(shí)

作為冶金生產(chǎn)的全體人員，必須了解冶金工廠主要危險(xiǎn)源、主要事故類(lèi)別、事故的原因；

了解燒結(jié)、焦化、耐火材料生產(chǎn)的主要危險(xiǎn)源及主要事故類(lèi)別和原因；熟悉煉鐵、煉鋼、軋鋼生產(chǎn)的主要危險(xiǎn)源及主要事故類(lèi)別和原因；熟悉冶金事故主要分析技術(shù)及方法。

3.1.1 冶金工廠主要危險(xiǎn)源

（1）冶金工藝

（2）化工生產(chǎn)

（3）機(jī)具、車(chē)輛和高處墜落

3.1.2 煉鐵生產(chǎn)的安全因素

（1）危險(xiǎn)源：煙塵、噪聲、高溫輻射、鐵水和熔渣噴濺與爆炸、高爐煤氣中毒、高爐煤氣燃燒爆炸、煤粉爆炸、機(jī)具及車(chē)輛傷害、高處作業(yè)危險(xiǎn)等。

（2）事故類(lèi)別：灼燙、機(jī)具傷害、車(chē)輛傷害、物體打擊、煤氣中毒、各類(lèi)爆炸事故等6類(lèi)主要傷害。

（3）事故原因：人為因素（誤操作和身體疲勞）、管理原因（不懂和不熟悉操作技術(shù)、勞動(dòng)組織不合理）和物質(zhì)原因（設(shè)備設(shè)施工具缺陷、個(gè)體防護(hù)用品缺乏或有缺陷）。

3.1.3 煉鋼生產(chǎn)安全因素

（1）危險(xiǎn)源：高溫輻射、鋼水和熔渣噴濺與爆炸、氧槍回火燃燒爆炸、煤氣中毒、車(chē)輛傷害、起重傷害、機(jī)具傷害、高處墜落。

（2）事故類(lèi)別：氧氣回火、鋼水和熔渣噴濺引起的灼燙與爆炸、起重傷害、車(chē)輛傷害、機(jī)具傷害、物體打擊、高處墜落、觸電和煤氣中毒等。

（3）事故原因：人為的違章作業(yè)和操作失誤、作業(yè)環(huán)境條件不良、設(shè)備缺陷、操作技術(shù)不熟練、現(xiàn)場(chǎng)缺乏檢查指導(dǎo)、安全規(guī)程不健全或執(zhí)行不嚴(yán)格、個(gè)體防護(hù)用品缺乏或有缺陷等。

3.2 冶金安全生產(chǎn)主要的安全技術(shù)

3.2.1 高爐停爐安全技術(shù)

停爐前，高爐與煤氣系統(tǒng)必須嚴(yán)密可靠地分隔開(kāi)。采用打水法停爐時(shí)，應(yīng)取下?tīng)t頂放散閥或放散管上的錐形帽。打水停爐降料面期間，應(yīng)不斷測(cè)量料面高度。避免休風(fēng)，必須休風(fēng)時(shí)，先停止打水，并點(diǎn)燃爐頂煤氣.8

3.2.2 煉鋼安全生產(chǎn)主要安全技術(shù)

（1）熔融物遇水的爆炸防護(hù)技術(shù)：各種水管道不允許漏水、滲水。

（2）化學(xué)反應(yīng)引起的噴濺防護(hù)技術(shù)：禁止使用留渣操作法；必須用密閉容器儲(chǔ)運(yùn)電石粉，并裝有自動(dòng)報(bào)警裝置。

（3）氧槍系統(tǒng)安全技術(shù)：彎頭或變徑管燃爆事故；回火燃燒事故（氧槍中壓力過(guò)低）；汽阻爆炸事故。

（4）廢鋼與拆爐爆破安全技術(shù)：爆破工應(yīng)有2年以上的爆破實(shí)踐，經(jīng)考試合格，發(fā)給爆破工作證后，才可獨(dú)立操作。溫度高于200℃的物塊，必須冷卻至80℃以下才可進(jìn)行爆破。

（5）鋼、鐵、渣灼傷安全技術(shù)：定期檢查，加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)等。

（6）煉鋼廠起重運(yùn)輸作業(yè)安全技術(shù)。9

3.3 冶金安全生產(chǎn)事故主要分析技術(shù)及方法

3.3.1 評(píng)分法（指數(shù)法）

（1）美國(guó)道化學(xué)公司的火災(zāi)、爆炸指數(shù)法

（2）英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司的ICI蒙德法

（3）日本化工廠六階段法

（4）化工部化工廠危險(xiǎn)程度分級(jí)法

3.3.2 概率法

（1）FTA7

（2）ETA

3.3.3檢查表法

經(jīng)常同評(píng)分法結(jié)合使用，如“石油化工企業(yè)安全評(píng)價(jià)實(shí)施方法”。

3.3.4綜合評(píng)價(jià)法（風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法）

（1）危險(xiǎn)確定

（2）危險(xiǎn)的檢測(cè)與分析

（3）危險(xiǎn)的定量化

（4）危險(xiǎn)的處理

10（5）綜合評(píng)價(jià)結(jié)論

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，鋼鐵冶金生產(chǎn)對(duì)一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的影響力越來(lái)越大，本文就鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)在冶煉生產(chǎn)過(guò)程的主要環(huán)節(jié)以及每個(gè)環(huán)節(jié)的主要生產(chǎn)過(guò)程、特點(diǎn)等進(jìn)行了分析探討，從而發(fā)掘在其生產(chǎn)過(guò)程中的不安全因素。鋼鐵企業(yè)潛在的重大安全事故主要有火災(zāi)事故、爆炸事故、煤氣中毒事故等幾大類(lèi)。事故的發(fā)生有管理方面的原因，也有裝備水平低、人員素質(zhì)不高、安全意識(shí)不強(qiáng)等各方面的原因。因此，加強(qiáng)安全管理、強(qiáng)化安全教育、增進(jìn)安全意識(shí)、消除安全隱患、提高技術(shù)素質(zhì)、完善安全制度、建立健全事故應(yīng)急機(jī)制、采用先進(jìn)技術(shù)科學(xué)管理來(lái)避免鋼鐵企業(yè)事故發(fā)生成為必然。

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【2】 薛正良，鋼鐵冶金概論【M】，冶金工業(yè)出版社，2008

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【8】 李慧，鋼鐵冶金概論【M】，冶金工業(yè)出版社，1993.11

【9】 武文，危險(xiǎn)作業(yè)安全技術(shù)與管理【M】，氣象出版社，2007

【10】 宋大成，王洪海，李興隆，職業(yè)安全健康管理體系【M】，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.5

第二篇：鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)

鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)

摘要

隨著國(guó)家的發(fā)展，工業(yè)也跟著發(fā)展特別是在這個(gè)快速發(fā)展的社會(huì)鋼鐵工業(yè)占著重要的地位，中國(guó)冶金工業(yè)科技水平正在走強(qiáng)，“大而弱”的聲音已經(jīng)降調(diào)。中國(guó)應(yīng)當(dāng)以提高競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，進(jìn)一步提高冶金工業(yè)科技水平。冶金行業(yè)安全問(wèn)題要引起高度重視，解決安全問(wèn)題要采用綜合性措施，常抓不懈。完善中國(guó)冶金行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)從一定意義上來(lái)講是解決冶金安全的關(guān)鍵，要構(gòu)建安全標(biāo)準(zhǔn)體系保障行業(yè)健康發(fā)展。

第三篇：鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)

鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)

摘要

隨著國(guó)家的發(fā)展，工業(yè)也跟著發(fā)展特別是在這個(gè)快速發(fā)展的社會(huì)鋼鐵工業(yè)占著重要的地位，中國(guó)冶金工業(yè)科技水平正在走強(qiáng)，“大而弱”的聲音已經(jīng)降調(diào)。中國(guó)應(yīng)當(dāng)以提高競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，進(jìn)一步提高冶金工業(yè)科技水平。冶金行業(yè)安全問(wèn)題要引起高度重視，解決安全問(wèn)題要采用綜合性措施，常抓不懈。完善中國(guó)冶金行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)從一定意義上來(lái)講是解決冶金安全的關(guān)鍵，要構(gòu)建安全標(biāo)準(zhǔn)體系保障行業(yè)健康發(fā)展。關(guān)鍵詞：冶金

鋼鐵

程序

采礦

引言：通過(guò)了接近十周的《冶金工程概論》課的學(xué)習(xí)，讓我這個(gè)從來(lái)都不接觸鋼鐵的學(xué)生全方位的了解了，鋼鐵的冶煉和我國(guó)鋼鐵業(yè)的發(fā)展，也讓我受益匪淺。這個(gè)課程即將結(jié)束，我將用論文的形式將我所學(xué)到的展現(xiàn)出來(lái)。本篇文章主要是將鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)主要有哪些生產(chǎn)環(huán)節(jié)？每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要過(guò)程、主要設(shè)備。生產(chǎn)方法以及特點(diǎn)的描述。

1采礦和選礦 1.1采礦

原料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎(chǔ)，冶煉1t生鐵大約需要1.6~2.0t礦石，0.4~0.6t焦炭和0.2~0.4t溶劑。高爐冶煉是連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，因此必須盡可能為其提供數(shù)量充足，品位高，雜質(zhì)少，強(qiáng)度好，粒度均勻，粉末少以及性能穩(wěn)定的原料，對(duì)一些不能滿足上訴要求的原料，要進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備處理，以確保高爐操作穩(wěn)定順行

采礦方法就是根據(jù)礦床的賦存要素和礦石與圍巖的物理力力學(xué)等因素所確定的礦石開(kāi)采方法，它包括采區(qū)的采準(zhǔn)，切割和回采。根據(jù)回采時(shí)地區(qū)管理方法分為三大類(lèi)：空?qǐng)霾傻V法，充填采礦法和崩落采礦法。

鐵礦石的開(kāi)采方式主要有露天開(kāi)采和液體開(kāi)采，a礦石的品位要高。礦石的品位（含鐵量）愈高，脈石含量愈少，冶煉是所需溶劑量和產(chǎn)出的渣量就少，因而能耗相應(yīng)降低，產(chǎn)量增加。經(jīng)驗(yàn)表明，含鐵量每增加1%，則焦比降低2%，產(chǎn)量提高3%：貧礦石直接入爐冶煉在經(jīng)濟(jì)上是不合算的，應(yīng)該選礦提高品位后，制成燒結(jié)礦或球團(tuán)礦再入爐冶煉。B酸性脈石要低。一般的鐵礦石脈石屬酸性，主要成分為SiO2和Al2O3。在高鐵冶煉條件下，Al2O3不被還原，SiO2只有很少量的被還原，最終進(jìn)入爐渣與金屬分離為未獲得熔點(diǎn)，粘度，堿度等性能適當(dāng)?shù)娜墼托枰跔t料中配加一定數(shù)量的堿性溶劑（CaCo3）。因此，礦石中SiO2和Al2O3愈多，加入的溶劑就愈多，渣量就愈多，燃料消耗量愈多。所以礦石中酸性脈石含量越低愈好。C有害雜質(zhì)要少。鐵礦石中的主要雜質(zhì)主要是硫和磷，他們?cè)诟郀t冶煉中很容易進(jìn)入生鐵，從而對(duì)鋼鐵性能帶來(lái)危害。在鋼鐵冶煉過(guò)程中，硫的脫除主要是在冶煉過(guò)程中進(jìn)行的，磷的脫除主要是在煉鋼過(guò)程完成的，因此鐵礦石中硫和磷含量高會(huì)大大增加煉鐵和煉鋼的負(fù)擔(dān)，獲得高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，低耗既長(zhǎng)壽的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1.2選礦

（1）鐵礦石：我國(guó)是世界上鐵礦石資源較為豐富的國(guó)家之一，已探明的鐵礦石儲(chǔ)量有443億噸。我國(guó)鐵礦資源優(yōu)點(diǎn)：一是貧礦多，富礦少，品均含鐵量為34%，含鐵量在50%以上可以直接入爐的富礦僅占5.7%，陰齒必須大力發(fā)展選礦和造塊工業(yè)：二是復(fù)合礦多，含多種金屬的復(fù)合礦約占總儲(chǔ)量的25%，如在包鋼所用的白云鄂波鐵礦中伴生的稀土元素總量比世界各國(guó)儲(chǔ)量的總和還多，攀枝花鐵礦含釩，鈦，其釩含量也占世界首位，因此必須注重綜合利用。鐵礦石的的種類(lèi)較多，在自然界中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有300多種含鐵礦物。作為煉鐵原料的鐵礦石主要有赤鐵礦，磁鐵礦，褐鐵礦及菱鐵礦四種。磁鐵礦堅(jiān)硬致密，具有磁性，故其復(fù)合礦適合用磁選的方法富集，但還原能力差。赤鐵礦質(zhì)軟，組織疏松易破碎，還原性能優(yōu)于磁鐵礦。褐鐵礦和菱鐵礦在受熱時(shí)，所含結(jié)晶水及碳酸鹽分解貨揮發(fā)后，形成疏松多孔的結(jié)構(gòu)，還原性好。對(duì)于含銅或含釩鈦類(lèi)型鐵礦石，為了綜合回收各種有用礦物，多采用磁，浮，重，化等聯(lián)合流程進(jìn)行選別。

（2）多金屬礦石 ：典型多金屬硫化礦石是銅，鉛，鋅硫化礦石。其特點(diǎn)：硫化礦物種類(lèi)多，品位低，嵌布細(xì)，各種有用礦物共生，可選性不一?；旌细∵x流程?加硫酸鈉活化閃鋅礦，加少量氰化物抑制硫化鐵礦物，之后用石灰石將礦漿調(diào)制pH=9~10，并加“氰化鈉+硫酸鋅”抑制閃鋅礦，實(shí)現(xiàn)銅，鉛與鋅礦分離，從而獲得閃鋅礦精礦。?銅鉛分離時(shí)，加重鉻酸鉀攪拌90~100min，調(diào)pH=9~9.5，抑鉛浮銅，獲得銅精礦。?尾礦中主要是鉛精礦，還有一部分易浮的鋅礦進(jìn)入，此時(shí)用硫酸銅活化鋅礦物浮鋅抑鉛，分別獲得鉛精礦和鋅中礦。

1.2人工造礦（球團(tuán)和燒結(jié)）

粉礦造塊的方法：燒結(jié)法和球團(tuán)法，以燒結(jié)法為主。

1）燒結(jié)是分礦造塊的主要方法，其工藝是將粉礦，燃料和熔劑按一定比例混合；利用其中燃料燃燒產(chǎn)生的熱量使混合料發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，部分原料顆粒表面發(fā)生軟化和熔化，產(chǎn)生一定液相，并潤(rùn)濕其他未熔化的礦石顆粒；當(dāng)冷卻后，液相將粉礦顆粒粘結(jié)成塊，這個(gè)過(guò)程成為燒結(jié)。2）主要設(shè)備：吸風(fēng)帶式燒結(jié)機(jī)。2·煉鐵

目前常用的煉鐵方法有高爐煉鐵，直接還原和熔融還原鐵三種方法。高爐煉鐵是以焦炭為能源基礎(chǔ)的傳統(tǒng)煉鐵方法，利用焦炭作為發(fā)熱劑和還原劑，把鐵礦石還原成生鐵的碳熱還原熔煉過(guò)程。2.1高爐煉鐵的過(guò)程如下：

1）燒結(jié)礦及部分塊狀鐵礦石與焦炭，溶劑從高爐頂裝入高爐中；

2）從高爐下不得風(fēng)口鼓入1000~1300℃的熱風(fēng)，爐料中的焦炭在風(fēng)口前與鼓風(fēng)中的氧發(fā)生燃燒反應(yīng)；

3）同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過(guò)程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。

4）反應(yīng)產(chǎn)生的2000℃以上的熾熱的具有還原性的煤氣，在爐內(nèi)上升過(guò)程中加熱緩慢下降的爐料。礦石料在下降過(guò)程中逐步被還原，熔化成生鐵和渣，聚集在爐缸中，并定期從鐵口，渣口放出。5)上升的高爐煤從爐頂排出。所以，可以把高爐看成是一個(gè)爐料下降，煤氣上升的兩個(gè)逆向物流運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)器。2.2高爐煉鐵的特點(diǎn)

1）高爐冶煉是在爐料與氧氣氣流逆向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中完成各種錯(cuò)綜復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理變化的，爐內(nèi)主要是還原性反應(yīng)。

2）高爐是密閉的容器，除裝料，出鐵，出渣及煤氣外，操作人員無(wú)法直接觀察到反應(yīng)過(guò)程的狀況，只能憑借儀器。

3）高爐是連續(xù)的大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過(guò)程，機(jī)械化自動(dòng)化水平高 3.煉鋼

1）造渣：調(diào)整鋼、鐵生產(chǎn)中熔渣成分、堿度和粘度及其反應(yīng)能力的操作。目的是通過(guò)渣——金屬反應(yīng)煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動(dòng)性和堿度的熔渣，能夠向金屬液面中傳遞足夠的氧，以便把硫、磷降到計(jì)劃鋼種的上限以下，并使吹氧時(shí)噴濺和溢渣的量減至最小。

2）出渣：電弧爐煉鋼時(shí)根據(jù)不同冶煉條件和目的在冶煉過(guò)程中所采取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時(shí)，氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時(shí)，原來(lái)的氧化渣必須徹底放出，以防回磷等。

3）熔池?cái)嚢瑁合蚪饘偃鄢毓?yīng)能量，使金屬液和熔渣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，以改善冶金反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件。熔池?cái)嚢杩山逯跉怏w、機(jī)械、電磁感應(yīng)等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。4）電爐底吹：通過(guò)置于爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據(jù)工藝要求吹入爐內(nèi)熔池以達(dá)到加速熔化，促進(jìn)冶金反應(yīng)過(guò)程的目的。采用底吹工藝可縮短冶煉時(shí)間，降低電耗，改善脫磷、脫硫操作，提高鋼中殘錳量，提高金屬和合金收得率。并能使鋼水成分、溫度更均勻，從而改善鋼質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)率。

5）熔化期：煉鋼的熔化期主要是對(duì)平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電 開(kāi)始到爐料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務(wù)是盡快將爐料熔化及升溫，并造好熔化期的爐渣。

6）氧化期和脫炭期：普通功率電弧爐煉鋼的氧化期，通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認(rèn)為是從吹氧或加礦脫碳開(kāi)始的。氧化期的主要任務(wù)是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項(xiàng)重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度，要求脫碳量大于0.2%左右。隨著爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進(jìn)行。

7）還原期：普通功率電弧爐煉鋼操作中，通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時(shí)間稱為還原期。其主要任務(wù)是造還原渣進(jìn)行擴(kuò)散、脫氧、脫硫、控制化學(xué)成分和調(diào)整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。8）爐外精煉：將煉鋼爐(轉(zhuǎn)爐、電爐等)中初煉過(guò)的鋼液移到另一個(gè)容器中進(jìn)行精煉的煉鋼過(guò)程，也叫二次冶金。煉鋼過(guò)程因此分為初煉和精煉兩步進(jìn)行。初煉：爐料在氧化性氣氛的爐內(nèi)進(jìn)行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉：將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進(jìn)行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進(jìn)行成分微調(diào)等。將煉鋼分兩步進(jìn)行的好處是：可提高鋼的質(zhì)量，縮短冶煉時(shí)間，簡(jiǎn)化工藝過(guò)程并降低生產(chǎn)成本。

9）鋼液攪拌：爐外精煉過(guò)程中對(duì)鋼液進(jìn)行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化，并能促進(jìn)冶金反應(yīng)。多數(shù)冶金反應(yīng)過(guò)程是相界面反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物的擴(kuò)散速度是這些反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)。鋼液在靜止?fàn)顟B(tài)下，其冶金反應(yīng)速度很慢，如電爐中靜止的鋼液脫硫需30～60分鐘;而在爐精煉中采取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3～5分鐘。鋼液在靜止?fàn)顟B(tài)下，夾雜物*上浮除去，排除速度較慢;攪拌鋼液時(shí)，夾雜物的除去速度按指數(shù)規(guī)律遞增，并與攪拌強(qiáng)度、類(lèi)型和夾雜物的特性、濃度有關(guān)。10）出鋼：鋼液的溫度和成分達(dá)到所煉鋼種的規(guī)定要求時(shí)將鋼水放出的操作。4·軋鋼

?熱軋，每一階段的主要生產(chǎn)過(guò)程為：1）加熱。將鋼坯在加熱爐中，加熱到再結(jié)晶溫度以上的某一適當(dāng)溫度。2）軋制。不同品種或規(guī)格產(chǎn)品，分別在不同類(lèi)型的軋機(jī)上進(jìn)行軋制。3）精整。包括剪切、冷卻、矯正、檢驗(yàn)、表面處理等。

?冷軋的主要生產(chǎn)過(guò)程為：1）酸洗。除去坯料表面的氧化鐵皮。2）軋制。3）退火。消除加工硬化。4）精整。

5.冶金與藝術(shù)設(shè)計(jì)的聯(lián)系

冶金工程適用于煉鐵煉鋼，在煉鐵煉鋼的過(guò)程中使用的器具都需要藝術(shù)設(shè)計(jì)的參與，設(shè)計(jì)更美觀更實(shí)用的機(jī)器。在冶金的制作當(dāng)中會(huì)制造一些工藝品，這些工藝品是將金屬溶化后燒制成為模具，模具的設(shè)計(jì)是需要藝術(shù)設(shè)計(jì)的參與，冶金與藝術(shù)設(shè)計(jì)的聯(lián)系在于煉鐵煉鋼過(guò)程中鋼鐵的樣式和鋼鐵的形狀，制造符合訂單規(guī)格的鋼鐵成品。

第四篇：鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)

1鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié) 1.1 鐵礦石的開(kāi)采 1.1.1 鐵礦石的開(kāi)采

鐵礦石的開(kāi)采方式主要有露天開(kāi)采、地下開(kāi)采和液體開(kāi)采。1.1.2鐵礦石的富選

鐵礦石的富選過(guò)程包括破碎、磨碎、篩分和分級(jí)和選別作業(yè)。1.1.3 鐵礦粉造塊

鐵礦粉造塊的方法主要分為燒結(jié)法和球團(tuán)法。1.2高爐煉鐵[1] 1.2.1 高爐煉鐵的過(guò)程

a)爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)。b)從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。

c)在高溫下焦炭（也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過(guò)程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。d)煉出的鐵水從鐵口放出。

e)鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。

f)產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。1.2.2 高爐煉鐵特點(diǎn)

（1）高爐冶煉是在爐料與煤氣流逆向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中完成各種錯(cuò)綜復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理變化的，爐內(nèi)主要是還原性氣氛。

（2）高爐是密閉的容器，除裝料、出鐵、出渣及煤氣外，操作人員無(wú)法直接觀察到反應(yīng)過(guò)程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察爐內(nèi)狀況。

（3）高爐是連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過(guò)程，機(jī)械化和自動(dòng)化水平較高。

1.3鐵合金生產(chǎn) 1.3.1鐵合金的用途

① 合金添加劑②脫氧劑③孕育劑。1.3.2生產(chǎn)方法

鐵合金的生產(chǎn)方法主要有碳還原法（高爐、電爐）、金屬熱還原法及電解法。1.4煉鋼用原材料

煉鋼用原材料可分為金屬和非金屬兩類(lèi) 1.4.1 金屬材料

金屬料主要指鐵水（或生鐵塊）、廢鋼和鐵合金。1.4.2 非金屬材料

非金屬料主要指造渣材料、氧化劑、冷卻劑等。1.5煉鋼的基本任務(wù)

a)脫碳并將其含量調(diào)整到一定范圍。b)去除雜質(zhì)，主要包括：脫磷（冷脆）、脫硫（熱脆）、脫氧、去除氣體（氫、氮）和非金

屬夾雜物（氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等）c)調(diào)整鋼液成分和溫度

d)將鋼液澆注成質(zhì)量好的鋼錠或鋼坯。1.6轉(zhuǎn)爐、平爐煉鋼

轉(zhuǎn)爐煉鋼法主要包括底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法、堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法、側(cè)面吹風(fēng)的酸性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法（LD法）、氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法及頂?shù)讖?fù)合吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法。1.6.1轉(zhuǎn)爐煉鋼法基本原理 在于他不借助外加能源，僅靠吹入熔池的空氣或氧氣與生鐵水中各種元素的放熱氧化反應(yīng)完成脫碳和脫除雜質(zhì)的任務(wù)，并將鋼液加熱到出鋼（1600℃或更高）溫度。1.6.2氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法

用純氧從轉(zhuǎn)爐頂部吹煉鐵水成鋼的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法。自50年代初投入工業(yè)生產(chǎn)以來(lái)，在世界范圍內(nèi)得到迅速推廣，逐步取代空氣轉(zhuǎn)爐法和平爐煉鋼法，成為現(xiàn)代煉鋼的主要方法。1.6.3 LD法優(yōu)點(diǎn)

a)吹煉速度快，生產(chǎn)率高； b)品種多，質(zhì)量好；

c)原材料消耗少，熱效率高、成本低； d)基建投資省，建設(shè)速度快； e)容易與連續(xù)鑄鋼相匹配。

鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼現(xiàn)已成為主要煉鋼方法。1.6.4平爐煉鋼特點(diǎn)

從外部供給熱量 因平爐爐體龐大,冶煉時(shí)間長(zhǎng),爐墻散熱損失和高溫廢氣帶走的熱量大，除鋼鐵原料中各元素氧化產(chǎn)生熱量外，必須從外部供給燃料和使用預(yù)熱空氣燃燒燃料，方能保持煉鋼時(shí)需要的熱量。1.6.5平爐煉鋼的原材料

①鋼鐵料如生鐵或鐵水、廢鋼；

②氧化劑如鐵礦石、工業(yè)純氧、人造富礦； ③造渣劑如石灰（或石灰石）、螢石、鐵礬土等； ④脫氧劑和合金添加劑。1.6.6平爐煉鋼的步驟

平爐煉鋼的過(guò)程通常分為補(bǔ)爐、裝料（鐵礦石、石灰和廢鋼）、加熱、兌鐵水、熔化、精煉、脫氧和出鋼等幾個(gè)步驟。1.6.7平爐煉鋼的優(yōu)點(diǎn)

①可大量使用廢鋼，而且生鐵和廢鋼配比靈活；

②對(duì)鐵水成分的要求不像轉(zhuǎn)爐那樣嚴(yán)格，可使用轉(zhuǎn)爐不能用的普通生鐵； ③能煉的鋼種比轉(zhuǎn)爐多，質(zhì)量較好。1.7電弧爐冶煉

1.7.1電弧爐冶煉的優(yōu)點(diǎn) a)熱效率高，達(dá)65%以上 b)溫度易于控制和調(diào)整

c)爐內(nèi)氣氛可控，利于脫磷、脫硫、脫氧 d)鋼中夾雜物相對(duì)較低 e)合金收得率高

f)可全廢鋼冶煉，也可配裝部分鐵水 g)設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少，投資省，建廠快

但是，我國(guó)目前廢鋼保有量少，價(jià)格較高，而且電弧離解作用是鋼中氮?dú)浜枯^轉(zhuǎn)爐高。1.8爐外精煉 1.8.1精煉原理

真空脫氣、真空脫氧、惰性氣體處理、鋼液攪拌 1.8.2爐外精煉主要工藝方法

a)埋弧加熱鋼包精煉法（LF法，日本1971年開(kāi)發(fā)）b)真空吹氧脫碳精煉法（VOD法，西德1965年開(kāi)發(fā)）c)氬氧爐脫碳精煉法（AOD法，美國(guó)1968年開(kāi)發(fā)）1.8.3爐外精煉具有的共同工藝特點(diǎn)

①選擇一個(gè)理想的精煉氣氛條件，通常采用真空、惰性氣氛或還原性氣氛。②對(duì)鋼液進(jìn)行攪拌，可采用電磁感應(yīng)、惰性氣流或機(jī)械方法攪拌。

③鋼液加熱，在精煉過(guò)程中通常采用電弧加熱、埋弧加熱、等離子加熱或增加化學(xué)熱等。

1.9鋼的澆鑄

鋼的生產(chǎn)包括煉鋼、澆鑄兩大環(huán)節(jié)。1.9.1 澆鑄作業(yè)

將合格鋼水鑄成適合于軋制或鍛壓加工所需要的一定形狀、尺寸和單重的鑄坯(或鋼錠)。

1.9.2鋼水的澆鑄的兩種工藝方式

a)鋼錠模澆鑄，也稱模鑄工藝，成品為鋼錠。b)是連續(xù)鑄鋼，也稱連鑄工藝，產(chǎn)品為連鑄坯。1.9.3澆鑄方法

鋼錠澆鑄分上鑄法和下鑄法兩種。1.9.4連鑄機(jī)型式

目前普遍使用的連鑄設(shè)備是弧形連鑄機(jī)。立式、立彎式、傾斜式三種型式是發(fā)展過(guò)程的產(chǎn)物，其中直立式仍在少數(shù)工廠使用，水平式、旋轉(zhuǎn)輪式、離心旋轉(zhuǎn)連鑄機(jī)尚處于試驗(yàn)或小規(guī)模生產(chǎn)階段。

1.10金屬塑性加工 1.10.1 分類(lèi)

按照塑性加工時(shí)是否完全消除加工硬化，分為熱加工和冷加工。1.10.2加工施力類(lèi)型分類(lèi)

①直接受壓、如鍛壓、擠壓和軋制；

②間接受壓, 如拔絲、拔管和金屬板深拉； ③張力，如拉延；

④彎曲，施加的是彎矩，如金屬冷彎成型； ⑤剪切，施加剪切使金屬成型，如沖裁、剪切。1.10.3 金屬塑性加工特點(diǎn)

金屬塑性加工在現(xiàn)代冶金工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，同金屬切削加工相比，塑性加工有以下優(yōu)點(diǎn)：

①?gòu)某尚驮瓌t上說(shuō),無(wú)切屑,金屬損耗較少；

②在取得所需形狀的同時(shí),改善材料的組織和性能,成品能夠直接使用或者便于加工； ③適于專(zhuān)業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。主要缺點(diǎn)是：

①某些脆性材料和形狀復(fù)雜的制品不適于用塑性加工； ②專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)時(shí)需要專(zhuān)用的設(shè)備和工具。

1.11金屬熱處理

金屬熱處理方法包括退火、正火、淬火、回火和調(diào)質(zhì)。

第五篇：鋼鐵冶金論文(DOC)

煉鋼中脫磷的研究

1.前言

一般情況下，磷是鋼材中的有害成分，使鋼具有冷脆性。磷能溶于a-Fe中(可達(dá)1.2％)，固溶并富集在晶粒邊界的磷原子使鐵素體在晶粒問(wèn)的強(qiáng)度大大增高，從而使鋼材的室溫強(qiáng)度提高而脆性增加，稱為冷脆。但含磷鐵水的流動(dòng)性好，充填性好，對(duì)制造畸形復(fù)雜鑄件有利。此外，磷可改善鋼的切削性能、易切削鋼中磷含量可達(dá)0.08％一0.15％。2．轉(zhuǎn)爐的脫磷

2.1轉(zhuǎn)爐脫磷的基本原理

通常認(rèn)為，磷在鋼中是以[Fe3P]或[Fe2P]的形式存在，為方便起見(jiàn)，均用[P]表示。煉鋼過(guò)程中的脫磷反應(yīng)是在金屬液與熔渣界面進(jìn)行，首先是[P]被氧化成（P2O5），然后與（CaO）結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鈣，其反應(yīng)式可表示為： 2[P]+5(FeO)+4(CaO)==(4CaO·P2O5)+5[Fe] 或 2[P]+5(FeO)+3（CaO）=(3CaO2·P2O5)+5[Fe] 2.2影響脫磷的因素

磷的氧化在鋼渣界面進(jìn)行，按爐渣分子理論的觀點(diǎn)，反應(yīng)式如下： 2[P]+5(FeO)=（P2O5）+5[Fe]---Q1（1）3（FeO）+（P2O5）=（3 FeO·P2O5）---Q（2）

（3 FeO·P2O5）+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+ 3（FeO）---Q（3）有式（1），（2），（3）可推導(dǎo)出（4）：

2[P]+5（FeO）+4（CaO）=(4CaO·P2O5)+5[Fe]---(4)式（4）表明，高堿度、高氧化性渣對(duì)脫磷有利，去磷是放熱反應(yīng)，故從熱力學(xué)講低溫條件有利于去磷反應(yīng)的進(jìn)行。

（1）氧化性對(duì)爐渣去磷能力影響的理論分析

由上式不難看出（FeO）在脫磷過(guò)程中起雙重作用，一方面作為磷的氧化劑起氧化磷的作用；另一方面充當(dāng)把（P2O5）結(jié)合成（3 FeO·P2O5）的基礎(chǔ)化合物的作用?？梢哉J(rèn)為渣中存在（FeO）是去磷的必要條件。由于（3 FeO·P2O5）在高于1470℃時(shí)不穩(wěn)定的，因此只有當(dāng)熔池內(nèi)石灰熔化后生成穩(wěn)定的化合物(4CaO·P2O5)才能達(dá)到去磷的目的。（2）爐渣堿度對(duì)爐渣去磷能力的影響理論分析

CaO具有較強(qiáng)的脫磷能力，(4CaO·P2O5)在煉鋼溫度下很穩(wěn)定，因此，提高爐渣堿 度可以提高脫磷的效率。但不能無(wú)止盡的提高爐渣的堿度，如果CaO加入過(guò)多，爐渣的熔點(diǎn)增大，CaO顆粒不能完全熔入爐渣，則導(dǎo)致?tīng)t渣的流動(dòng)性減弱，黏度增強(qiáng)，從而影響脫磷反應(yīng)在鋼液與爐渣之間的界面進(jìn)行而降低脫磷效果。另外，爐渣堿度與氧化鐵的活度也有關(guān)系，過(guò)高堿度減少氧化鐵的活度，從而降低脫磷效果。（3）溫度對(duì)爐渣去磷能力影響的理論分析

溫度對(duì)去磷反應(yīng)的影響從兩個(gè)方面來(lái)看：一方面，去磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，高溫不利于去磷，然而，熔池溫度的提高，將加速石灰的熔化，提高熔渣堿度，從而提高磷在爐渣和鋼水中的分配比；另一方面，高溫能提高渣的流動(dòng)性，能加強(qiáng)渣—鋼界面反應(yīng)，提高去磷速度，所以過(guò)低的溫度不利于去磷。

總之脫磷的條件為：高堿度、高（FeO）含量（氧化性）、良好的流動(dòng)性熔渣、充分的熔池?cái)噭?dòng)、適當(dāng)?shù)臏囟燃按笤俊?.3回磷現(xiàn)象

所謂的回磷現(xiàn)象，就是磷從熔渣中又返回到鋼液中。成品鋼中磷含量高于終點(diǎn)鋼中的磷含量也屬于回磷現(xiàn)象。熔渣的堿度或氧化亞鐵含量降低，或石灰劃渣不好，或溫度過(guò)高等，均會(huì)引起回磷現(xiàn)象。出鋼過(guò)程中，由于脫氧合金加入不當(dāng)，或出鋼下渣，或合金中磷含量較高等因素，也有導(dǎo)致成品鋼中磷高于終點(diǎn)鋼[P]含量。由于脫氧，爐渣堿度、（FeO）含量降低，鋼包內(nèi)有回磷現(xiàn)象，反應(yīng)式如下：

2（FeO）+[Si]==(SiO2)+2[Fe]

(FeO)+[Mn]==(MnO)+[Fe]

2(P2O5)+5[Si]==5(SiO2)+4[P]

(P2O5)+5[Mn]==5(MnO)+2[P]

3(P2O5)+10[Al]==5(Al2O3)+6[P] 通常采用避免鋼水回磷措施：擋渣出鋼，盡量避免下渣；適當(dāng)提高脫氧前堿度；出鋼后向鋼包渣面加一定量石灰，增加爐渣堿度；盡可能采取鋼包脫氧，而不采取爐內(nèi)脫氧；加入鋼包改質(zhì)劑。

2.4 還原脫磷

還原條件下進(jìn)行脫磷近年來(lái)也很受關(guān)注，要實(shí)現(xiàn)還原脫磷，必須加入比鋁更強(qiáng)的脫氧劑，使鋼液達(dá)到深度還原。通常加入Ca，Ba或CaC2等強(qiáng)還原劑。還原脫磷反應(yīng)：

3[Ca]+2[P]===3(Ca2+)+2(P3-)3[Ba]+2[P]===3(Ba2+)+2(P3-)3CaC2(s)+2[P]===3(Ca2+)+2(P3-)+6[C] 還原脫磷加入強(qiáng)還原劑的同時(shí)，還需加入CaF2，CaO等熔劑造渣。還原脫磷一般是在金屬不宜用氧化脫磷的情況下使用，如含鉻高的不銹鋼，采用氧化脫磷會(huì)引起鉻的大量氧化。還原脫磷后的渣應(yīng)立即去除，否則渣中P3-又會(huì)被重新氧化成PO43-而造成回磷?！?】 3 鋼渣在微波場(chǎng)中還原脫磷

微波技術(shù)在加熱高電介質(zhì)耗損原料方面是一種簡(jiǎn)單而有效的方法, 在冶金還原領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用

前景。相較于傳統(tǒng)加熱還原工藝需要較高的溫度和損耗, 具有體積性加熱、選擇性加熱、非接觸性加熱、即時(shí)性等加熱特性的微波場(chǎng)在較低溫度下能夠提供更多的熱量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)渣料表面點(diǎn)位與微波能的強(qiáng)烈作

用, 物料表面點(diǎn)位選擇性被很快加熱至很高溫度。鐵氧化物是一種高微波響應(yīng)材料, 而且如果Fe3+ /(Fe2++ Fe3+)的比率在一個(gè)合適的范圍內(nèi), 鋼渣能得到有效加熱, 碳質(zhì)微粒物質(zhì)具有良好的微波吸收特性, 有利于迅速加熱原料。

3.1結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)表明鋼渣為微波的良吸收體, 如圖3所示, 當(dāng)時(shí)間達(dá)到15~ 20min時(shí), 純?cè)霞案髋涮剂織l件下的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 物料的微波升溫曲線 圖1 微波冶金試驗(yàn)爐

物料溫度均達(dá)到1000e 并呈線性穩(wěn)定增加。還原結(jié)果如圖表4所示, 溫度對(duì)還原反應(yīng)的影響很大, 隨著溫度的上升, 脫磷率穩(wěn)定增加。1400e 時(shí)脫磷率可達(dá)到87.15%。當(dāng)溫度達(dá)到1200e 時(shí), 渣料中出現(xiàn)大量直徑小于1mm的金屬顆粒, 并且呈均一彌散分布。由此證明微波體無(wú)溫度梯度的加熱方式使其中不同位置的物料獲得均一穩(wěn)定的加熱特性。當(dāng)溫度達(dá)到1300e 時(shí), 渣料中即出現(xiàn)易從渣相分離出的直徑在10~ 20 mm的大顆粒金屬球.碳熱還原鋼渣的反應(yīng)機(jī)理是: Ca3(PO4)2 + 5C= 3CaO+ 1 /2P4 + 5CO 該反應(yīng)在超過(guò)1000e 時(shí)能自發(fā)進(jìn)行, 傳統(tǒng)工藝中溫度達(dá)到1400e 才能迅速反應(yīng)。微波場(chǎng)中當(dāng)溫度達(dá)到1200e 脫磷率就已經(jīng)達(dá)到85% 以上。所實(shí)驗(yàn)表明, 較傳統(tǒng)加熱工藝, 微波促進(jìn)鋼渣脫磷, 使得還原脫磷反應(yīng)在低溫下得以實(shí)現(xiàn)。

圖4 溫度對(duì)脫磷率的影響

實(shí)驗(yàn)表明Ceq對(duì)還原反應(yīng)的影響顯著。在微波場(chǎng)中升溫到1300e 保溫20min檢測(cè)發(fā)現(xiàn), 隨著碳當(dāng)量的增加, 渣中鐵和磷含量降低, 脫磷率增加。如圖6，當(dāng)Ceq= 1時(shí), 即體系中的還原劑剛好夠還原鋼渣氧化物所用, 由于體系開(kāi)放, 部分碳質(zhì)還原劑在空氣環(huán)境下微波輻射氧化消耗, 使得還原劑的有效參與率降低,從而導(dǎo)致脫磷率較低。隨著Ceq增加, 當(dāng)Ceq= 3時(shí), 碳還原反應(yīng)劇烈, CO氣泡從坩堝界面和料面不斷冒出,遇空氣燃燒劇烈, 此時(shí)的脫磷率達(dá)到8619%。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)配碳量較高情況下氣化脫磷占總脫磷率比重很大。主要由于高還原劑條件下產(chǎn)生大量CO氣體, CO上升過(guò)程將更多P(g)帶出, 促進(jìn)了磷的氣化逸散。此外,微波加熱在1300e 下即可較充分的發(fā)生還原反應(yīng), 此溫度尚未產(chǎn)生宏觀熔池, 為固固相反應(yīng), 料柱松散, 磷蒸汽逸散阻力小, 易被CO氣體攜帶出體系。上述結(jié)果表明, 鋼渣的還原效果很大程度上還是受還原劑的影響, 碳當(dāng)量越高, 鐵和磷在渣鐵間的分配比越小, 金屬聚集阻力和磷的氣化阻力越小, 即高碳當(dāng)量有利于磷的還原和遷移。但過(guò)高的碳當(dāng)量在反映出其對(duì)于體系升溫有負(fù)面影響。所以選擇合適的過(guò)量碳當(dāng)量是必要的。本次實(shí)表明, 2~ 3倍碳當(dāng)量既能返祖快速升溫啟動(dòng)和促進(jìn)脫磷反應(yīng), 又能避免碳資源的浪費(fèi)。為研究保溫時(shí)間對(duì)還原效果的影響, 在1300e , 3Ceq條件下, 分別設(shè)定保溫時(shí)間0 min、10 min、20m in、30 min進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn), 結(jié)果如圖7。實(shí)驗(yàn)證明, 保溫時(shí)間越長(zhǎng), 渣相中出現(xiàn)Fe2C合金球直徑越大, 可回收金屬量越大, 脫磷率也越高。這說(shuō)明適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間, 能提供更長(zhǎng)時(shí)間和更多熱量促進(jìn)金屬球的聚集長(zhǎng)大,利于合金采集和回收。

3.2鋼渣微波場(chǎng)中還原脫磷結(jié)論

(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 轉(zhuǎn)爐鋼渣為微波的良吸收體可在20m in被迅速加熱至1000e 以上。微波加熱能促進(jìn)鋼渣的還原反應(yīng), 實(shí)現(xiàn)鋼渣在1400e 以下的低溫還原脫磷。平均脫磷率達(dá)85% 以上, 最優(yōu)可達(dá)9115%。

(2)微波碳熱還原鋼渣反應(yīng)生成的Fe2C合金球, 最大直徑可達(dá)18mm, 易從渣中提取。其余呈均一彌散分布于殘?jiān)? 直徑大多在3mm以下, 需篩分與渣相分離。

(3)在1100e ~ 1400e 低溫范圍內(nèi), 鋼渣脫磷率隨溫度升高而增大, 1100e 時(shí)脫磷率達(dá)到80% , 1400e時(shí)脫磷率增高至8715%。適當(dāng)增加保溫時(shí)間, 更利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。

(4)鋼渣的還原效果很大程度受還原劑影響。金屬收得率和脫磷率隨著碳當(dāng)量Ceq的增加而增加,1Ceq時(shí)脫磷率67%, 3Ceq鋼渣脫磷率上升至86.19%?！?】 4 預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水脫磷的實(shí)驗(yàn)

4.1w(CaO)/w(Fe2O3)對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

根據(jù)脫磷的主要反應(yīng)式(式(1))可知, 脫磷劑中Fe2O3 在鐵水中的溶解氧[ O] 能將鐵水中的[ P] 氧化為P2O5 , 但P2O5 不穩(wěn)定, 必須和堿性氧化物(CaO)反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鹽渣(4CaO·P2 O5 或3CaO·P2 O5), 才能使鐵水中的磷脫除掉。通過(guò)實(shí)驗(yàn)欲找到一個(gè)能使鐵水中磷含量降到最低的w(CaO)/w(Fe2O3)比值, 以達(dá)到最佳的脫磷效果。2[ P]+5(FeO)+4(CaO)=4(CaO)+(P2O5)+ 5[ Fe](1)為此, 在1350℃下固定w(CaF2)為10%不變,改變預(yù)熔脫磷劑中w(CaO)和w(Fe2 O3)的比值進(jìn)行脫磷實(shí)驗(yàn), 脫磷劑加入量為鐵水量的10%, 處理時(shí)間為10 min, 結(jié)果如圖2 所示。可看出, 在w(CaO)/w(Fe2O3)的值介于0.5~ 1.0 之間時(shí), 隨比值增大脫磷率逐漸上升, 當(dāng)w(CaO)與w(Fe2O3)的比值為1.0 左右時(shí), 脫磷率最大, 為95.22%, 這主要是由于w(CaO)/w(Fe2O3)約為1 時(shí), 使鐵水中[ P] 與[ O] 充分結(jié)合生成的P2O5 能被CaO 完全固定為4CaO·P2O5 或3CaO·P2 O5 , 實(shí)現(xiàn)較好的脫磷效果;而在w(CaO)/ w(Fe2 O3)介于1.00~1．25 之間時(shí), 隨比值增大脫磷率逐漸下降。

圖

2w(CaO)/ w(Fe2O3)對(duì)脫磷率的影響

4.2 助熔劑含量對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

固定w(CaO)/w(Fe2O3)=1.0不變, 改變助熔劑CaF2 的含量在6% ~ 15% 之間變化進(jìn)行脫磷實(shí)驗(yàn)。處理10 min 的結(jié)果如圖3 所示, 可以看到在CaF2 含量為6% 時(shí), 脫磷率相對(duì)較低, 進(jìn)一步增加CaF2 的含量, 當(dāng)w(CaF2)為10% 時(shí), 脫磷率最大,為96.24% , 使鐵水中的磷由0.21% 降低為0.0079%, 這主要因?yàn)镃aF2 與CaO 能形成低熔點(diǎn)化合物, 經(jīng)預(yù)熔處理后脫磷劑熔點(diǎn)和粘度得到了降低 ,使脫磷反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件得到了明顯改善;當(dāng)w(CaF2)進(jìn)一步增加為15%時(shí), 脫磷率有一定程度的降低, 為91.43%。由于在脫磷劑加入量一定的情況下, 當(dāng)助熔劑量多時(shí), 氧化劑和固定劑的相對(duì)加入量就會(huì)減少, 因此, 脫磷效果反而不好;且預(yù)熔脫磷劑中CaF2 大于15% 時(shí)將對(duì)爐襯產(chǎn)生明顯的侵蝕。

圖3 預(yù)熔脫磷劑中CaF2 含量對(duì)脫磷效果的影響 4.3鐵水初始磷含量對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

為適應(yīng)鐵水中初始磷含量的波動(dòng)對(duì)脫磷反應(yīng)效果的影響, 對(duì)初始磷含量不同的鐵水用相同配比關(guān)系的預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在1 300℃, 加入量為10%的條件下, 分別選用初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．21%、0.168%、0.119% 的生鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 結(jié)果如圖4 所示?？梢钥闯鲭S初始磷含量的增大脫磷率略有增大, 當(dāng)鐵水中的初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%時(shí), 經(jīng)過(guò)10 min 的脫磷處理后可使磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到0.007 9%, 脫磷率為96.24%;當(dāng)初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.168% 時(shí), 可將鐵水中的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到0.015% 的較低水平;初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)一步降低為0.119% 時(shí), 鐵水中的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也能降低到0.012% 的水平, 脫磷率可達(dá)到89.92%。結(jié)果表明鐵水中初始磷含量對(duì)用預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫磷的脫磷效果影響不大。

圖4 初始鐵水中磷含量對(duì)脫磷率的影響

4.4 處理溫度對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

由熱力學(xué)分析可知, 脫磷反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)(ΔH =O 反應(yīng)大量進(jìn)行, 保證脫磷在低溫下進(jìn)行。快速提高渣中FeO 含量, 保證爐渣熔化速度和具有較好的氧化性。此時(shí), 控制溫度在1 400 ℃以下, 控制ΣFeO 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在35% ～40% , 使?fàn)t渣具有較高的氧化性, 爐渣堿度在210左右, 這樣在保證爐渣有良好的氧化性前提下有很好的流動(dòng)性, 同時(shí)加強(qiáng)爐內(nèi)攪拌, 促進(jìn)渣-金反應(yīng)的快速進(jìn)行。脫碳升溫期的主要任務(wù)是脫碳升溫防止回磷。此時(shí), 脫磷任務(wù)已基本完成, 隨著脫碳的進(jìn)行帶來(lái)的高溫會(huì)使脫磷反應(yīng)逆向進(jìn)行, 使渣中的磷又回到鋼中。因此改善爐渣熱力學(xué)條件來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化脫磷，的目的?？刂平K點(diǎn)ΣFeO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在15%左右爐渣堿度在315 ～410。各廠的生產(chǎn)條件的差異應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整, 以滿足生產(chǎn)的穩(wěn)定。但需要指出的是, 化渣脫磷期可采用高槍位軟吹或降低供氧強(qiáng)度, 即可以控制爐內(nèi)溫度, 在促進(jìn)化渣的同時(shí)也可適當(dāng)延長(zhǎng)化渣脫磷期, 使脫磷反應(yīng)充分進(jìn)行。脫碳升溫期, 盡量提高供氧強(qiáng)度, 快速脫碳升溫來(lái)降低回磷。在條件準(zhǔn)許的情況下, 可以采用留鋼操作是獲得高質(zhì)量鋼的有效手段。

6.2復(fù)吹轉(zhuǎn)爐成渣對(duì)脫磷結(jié)論

1)成渣過(guò)程決定脫磷的效率, 冶煉的不同時(shí)期應(yīng)合理控制爐渣堿度、氧化性和溫度, 鐵水磷含量的不同應(yīng)選擇不同的成渣方式。

2)化渣脫磷期鐵水中磷含磷較高脫磷的驅(qū)動(dòng)力較大, 主要通過(guò)改善動(dòng)力學(xué)條件來(lái)加快脫磷, 采用鐵質(zhì)成渣。控制溫度在1 400 ℃以下, 控制ΣFeO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在35% ～40% , 使?fàn)t渣具有較高的氧化性, 爐渣堿度在210左右, 這樣在保證爐渣有良好的氧化性前提下有很好的流動(dòng)性, 促進(jìn)渣-金反應(yīng)的快速進(jìn)行。

3)脫碳升溫期鐵水溫度較高是脫磷的不利條件, 因此改善熱力學(xué)條件來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化脫磷?？刂平K點(diǎn)ΣFeO 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在15% ～20% , 爐渣堿度在315～410?！?】 7 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)作為鋼材生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó), 煉鋼工序作為鋼鐵生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié), 鋼渣的產(chǎn)生不可避免。近年來(lái), 我國(guó)鋼渣和鐵渣的堆置達(dá)3億多噸, 鋼渣占鋼鐵工業(yè)固體廢物的12109%。在冶金工業(yè)生產(chǎn)中, 排放的主要固體廢棄物是高爐渣和轉(zhuǎn)爐渣。其中高爐渣是利用技術(shù)最成熟的工業(yè)廢渣, 而轉(zhuǎn)爐渣的回收利用相對(duì)差很多, 對(duì)鋼渣利用比較好的國(guó)家主要有美國(guó)、德國(guó)和日本, 利用率均達(dá)到95%以上。而我國(guó)在2002年調(diào)查中鋼渣利用率僅為36% , 與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比, 在鋼鐵渣綜合利用方面還有較大差距。因而我們要多開(kāi)發(fā)新技術(shù)如脫磷，做到如何在低成本下實(shí)現(xiàn)最大化的脫磷同時(shí)又不影響環(huán)境，從而做出高產(chǎn)出。新的技術(shù)還有待開(kāi)發(fā)。