Vol.15 No.2 生铁固态脱碳法制备工业纯铁 ·137· 表1脱碳前和脱碳后的化学成份 Table 1 Chemical composition before and after decarbonization C,% S,% Si. P,% 脱碳前 4.32 0.053 1.30 0.090 脱碳后 0.31 0.037 1.15 0.057 从表1中可以看出当采用最佳工艺条件时脱碳率可高达93%。在粒铁脱碳的同时， 生铁中的Si、S、P都有部分氧化。有关这方面的工作还有待进一步的研究 3.2脱碳粒铁的熔化试验 将脱碳后的粒铁进行熔化试验，分别使用了感应炉和等离子炉两种加热设备。将脱碳 后的粒铁配入一定碱度的石灰，混合均匀后放入MgO坩埚内进行熔化来进一步去除粒铁 中残余的碳。粒铁在脱碳过程中，表面有少量FO生成，熔化脱碳正是利用粒铁表层均 匀分布的FO作为氧化剂，进一步深度脱碳，并通过造渣脱硅、脱硫和脱磷。 熔化后的样品的化学成分见表2，大部分P在粒铁熔化过程中脱除。反应为： 4CaO(s)+2[P]+5[O]=4CaO P2O;(s) 为提高脱磷效果，要有高碱度高FO含量，因此在粒铁熔化过程中配入较高的碱度 (R=2.5~3)。熔化过程中的脱磷是间接氧化反应，溶解的氧主要由粒铁表面的FO0来提 供，粒铁在脱碳过程中表面有部分氧化对脱磷是有益的，但不能过分氧化，否则会影响粒 铁脱碳率及回收率。 表2脱碳粒铁熔化后的化学成分 Table 2 Chemical composition after melting down 粒度mm 温度℃ 碱度 C,% Si, S,% P,% 0-2 1620 3 0.009 0.020 0.010 0.003 0-3 1620 3 0.014 0.011 0.016 0.005 3.3工艺特点 (1)粒化生铁脱碳反应是自热过程。由理论计算可知，脱碳反应生成的CO燃烧放出 的热量，可以满足脱碳作业的热量需要。每公斤粒铁脱碳3%则可产生热量1015740J, 有217360J热量可供热损失。在实际固态脱碳过程中，如操作合理（生产率高，反应区热 量损失小，回转窑较大并连续操作时)，可不需另加燃料。在熔化过程中的脱硅反应也是 放热反应，每公斤生铁脱硅1%可放出121325J热量，降低电耗。 (2)比铁难还原的元素Cr、A1等不能进人生铁。比铁易还原的元素Ni、Co等及中等 还原元素M,可用选择生铁来源避免其进入，因此这种方法可达到最低含量的合金元 素。 4结论 (1)通过大量试验证明粒化生铁固态脱碳可以制备含碳量低于0.025%的工业纯铁 (2)影响粒化生铁固相脱碳的主要因素有：温度、时间、粒度、气体成分。建议粒化 生铁固相脱碳过程中操作温度控制在1040℃~1100℃较为合适，不仅能加快脱碳过程的 进行，还不会造成粒铁粘结。脱碳时间控制在4~4.5h。V o l . 1 5 N o . 2 生铁 固态脱碳法 制备工业纯 铁 13 7 表 1 T a b l e 1 C h e m i e a l 脱碳前和脱碳后的 化学成份 e o m po s iti o n b e of r e a n d a ft e r d e e a r b o nzi a ti o n C , % S , % 5 1 , % P , % 脱碳前 4 . 32 0刀 5 3 1 3 0 0 . 0 9 0 脱碳 后 0 . 3 1 0 . 0 37 1 . 1 5 0 乃5 7 从表 l 中 可 以 看 出 当采用最 佳工 艺 条 件时脱碳率可 高达 93 % 。 在粒 铁脱碳 的 同 时 , 生铁 中的 iS 、 S 、 P 都有 部分 氧化 。 有关这方面 的工 作还 有待 进一步的研 究 。 .3 2 脱碳粒铁的熔化试验 将脱碳后 的粒铁进 行熔化试验 , 分别使用 了感应炉 和等离 子 炉两种 加 热设备 。 将脱碳 后的粒铁 配人 一 定碱度 的石灰 , 混合均 匀后放 人 M g O 塔涡内 进行熔化来 进一 步 去除 粒铁 中残 余的碳 。 粒铁在 脱碳过 程 中 , 表 面有少 量 F e O 生成 , 熔化脱碳正 是利用粒铁表层均 匀分布的 F e O 作为 氧化剂 , 进 一步深 度脱碳 , 并通过造 渣脱硅 、 脱硫和脱磷 。 熔化后 的 样 品的化 学成分见 表 2 , 大部分 P 在粒铁熔 化过程 中脱除 。 反 应 为: 4 C a O ( s ) + 2【p ] + 5【0 1 = 4 C a O · P Z O S ( s ) 为提高脱磷效果 , 要 有高碱度高 F e O 含量 , 因此 在粒铁熔化 过程 中配 人较高的 碱度 ( R 二 2 . 5一 3) 。 熔化过 程中 的脱磷是间接 氧化反 应 , 溶 解 的氧 主 要 由粒铁表面 的 F e O 来提 供 , 粒铁在脱碳过 程 中表面 有部分氧化对 脱磷是有 益 的 , 但不能 过分 氧化 , 否则会影 响粒 铁脱碳率及 回收率 。 表 2 脱碳粒铁熔化后的 化学 成分 T a b l e 2 C h e m i e a l e o m p o s it i o n a ft e r m e lt i n g d o w n 粒度 m m 温度 ℃ 碱度 0一 2 0一 3 1 6 2 0 1 62 0 C , % O刀0 9 0 0 1 4 5 1 , % 0 . 0 2 0 0 . 0 1 1 S , % 0乃 10 0 刀 1 6 P , % 0 . 0 0 3 0 0 0 5 .3 3 工艺特点 ( l) 粒化 生铁脱碳反 应是 自热 过程 。 由理论计算可 知 , 脱碳反应 生成 的 C O 燃烧放出 的热量 , 可 以 满 足 脱碳作业 的热量需 要 。 每公斤 粒铁脱碳 3 % 则可 产生 热量 1 0 巧 7 4 0) , 有 2 17 3 6 0) 热量 可 供热损 失 。 在 实际固 态脱碳过程 中 , 如 操作合理 (生产率高 , 反 应 区 热 量损 失 小 , 回 转窑 较大 并 连续 操作时 ) , 可不 需 另加 燃 料 。 在熔化 过 程 中 的脱硅 反 应 也是 放热反应 , 每公斤生铁脱硅 1% 可 放出 12 1 3 2 5 ) 热量 , 降低电耗 。 (2 ) 比铁难还原 的元素 C r 、 lA 等不 能进入生 铁 。 比铁 易还 原的元素 N i 、 C o 等及中等 还 原元素 M n , 可用 选 择生 铁来源 避 免其进 人 , 因此这种 方法 可达 到 最低 含 量 的合 金元 素 。 4 结 论 ( l) 通 过大量试验证 明粒化生铁固态 脱碳 可 以 制备含碳量低于 0 . 0 25 % 的工业纯铁 。 (2 ) 影 响粒化生 铁固相 脱碳 的主要 因素有 : 温 度 、 时 间 、 粒度 、 气体成分 。 建议粒化 生铁 固相脱碳过程 中操作温 度控制在 1 04 0 ℃ 一 1 10 ℃ 较为合适 , 不仅 能 加快脱碳 过程的 进行 , 还不会造成粒铁粘结 。 脱碳时间控制在 4一 4 . h5