基本介紹
- 中文名：鐵合金
- 外文名：ferroalloys
- 特點：鐵合金的主體元素一般熔點較高
- 原料：純金屬添加劑及氧化物添加劑
簡介,生產狀況,一般用途,冶煉,性質,煉製,用途,生產消費,專利技術,主要污染,表示方法,發展概況,發展方向,資源,供應系統,
簡介
鐵合金(英文Ferroalloys ），廣義的鐵合金是指煉鋼時作為脫氧劑、元素添加劑等加入鐵水中使鋼具備某種特性或達到某種要求的一種產品。鐵與一種或幾種元素組成的中間合金，主要用於鋼鐵冶煉。在鋼鐵工業中一般還把所有煉鋼用的中間合金，不論含鐵與否（如矽鈣合金），都稱為“鐵合金”。習慣上還把某些純金屬添加劑及氧化物添加劑也包括在內。
習慣上還把某些純金屬添加劑及氧化物添加劑也包括在內。鐵合金一般用作：脫氧劑：在煉鋼過程中脫除鋼水中的氧，某些鐵合金還可脫除鋼中的其他雜質如硫、氮等。合金添加劑：按鋼種成分要求，添加合金元素到鋼內以改善鋼的性能。孕育劑：在鑄鐵澆鑄前加進鐵水中，改善鑄件的結晶組織。
生產狀況
援引美國加聯定義，鐵合金產量情況如下：2001-2010年產量統計
年份（年） | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 |
產量（萬噸） | 453.2 | 489.3 | 637.4 | 865.5 | 1067 | 1433.2 | 1746.7 | 1824.99 | 2209.36 | 2436 |
一般用途
- 還原劑，以金屬熱還原法生產其他鐵合金和有色金屬的還原劑；有色合金的合金添加劑；還少量用於化學工業和其他工業。
- 鋼鐵，所有的鋼都是鐵合金的一種，這也使得鐵合金是使用最廣泛，用量最大的合金。
- 高中課本中還把某些高碳鐵以及所有含鐵的合金全部稱為鐵合金。
冶煉
性質
鐵合金的主體元素一般熔點較高，或者它的氧化物難於還原，難於煉出純金屬，若與鐵在一起則較易還原冶煉。在鋼鐵冶煉中使用鐵合金,其中含鐵非但無害,而因為易熔於鋼水反較有利。因此，煉鋼生產過程中的脫氧和添加合金，大多以鐵合金的形式加入。鐵合金一般很脆，不能作為金屬材料使用。
鎳鐵
鎳鐵煉製
用坩堝冶煉低品位鐵合金是1860年左右開始的。後來發展了用高爐煉錳鐵和含矽12%以下的矽鐵。1890～1910年間在法國開始用電弧爐生產鐵合金。穆瓦桑(H.Moissan)曾用電弧爐對難還原元素進行系統試驗，埃魯(P.L.T.H□roult)套用於工業生產,當時都用焦炭和木炭作還原劑還原有關礦石，產品大多是高碳的。1920年以後，為了滿足優質鋼和不鏽鋼發展的需要，開始生產低碳鐵合金的新階段。一方面，在戈爾德施米特(K.Goldschmidt)1898年提出的鋁熱法製取金屬的工藝基礎上，發展出用鋁熱法冶煉一些不含碳的鐵合金和純金屬；另一方面研製出在電爐中氧化含矽合金的脫矽精煉法。由於鋁熱法生產費用太高，脫矽精煉法得到了較多的套用。直到如今中碳、低碳、微碳鉻鐵，中碳、低碳錳鐵，金屬錳大多仍用此法精煉。精煉鉻鐵的熱兌法即把液態的礦石、石灰熔體與矽鉻合金,通過熱兌混合加速反應,是脫矽精煉法的進一步發展。此外也用電解法生產純淨的合金添加劑（如金屬錳），並採用真空脫碳法生產含碳極低的超微碳鉻鐵。數年還發展出套用純氧吹煉法精煉鉻鐵、錳鐵的方法。
中國在1940年左右用小型電爐生產矽鐵、錳鐵。1955年起吉林鐵合金廠開始大規模生產。隨後在各地建設了一批鐵合金廠，並用小型高爐生產錳鐵，滿足了全國鋼鐵工業的需要。
用途
基本用途
作為煉鋼脫氧劑，套用最廣泛的是矽錳、錳鐵和矽鐵。強烈的脫氧劑為鋁(鋁鐵)、矽鈣、矽鋯等（見鋼的脫氧反應）。用作合金添加劑的常用品種有：錳鐵、鉻鐵、矽鐵、鎢鐵、鉬鐵、釩鐵、鈦鐵、鎳鐵、鈮(鉭)鐵、稀土鐵合金、硼鐵、磷鐵等。各種鐵合金又根據煉鋼需要，按合金元素含量或含碳高低規定許多等級，並嚴格限定雜質含量。含有兩種或多種合金元素的鐵合金叫做複合鐵合金，使用這類鐵合金可同時加入脫氧或合金化元素，對煉鋼工藝有利，且能較經濟合理地綜合利用共生礦石資源。常用的有：錳矽、矽鈣、矽鋯、矽錳鋁、矽錳鈣和稀土矽鐵等。
基本分類
鐵合金的品種繁多，分類方法也多一般按下列方法分類：
（1）按鐵合金中主元素分類，主要有矽，錳，鉻，釩，鈦，鎢，鉬等系列鐵合金。
（2）按鐵合金中含碳量的分類，有高碳，中碳，低碳，微碳，超微碳等品種。
（3）含有兩種或者兩種以上合金元素的多元鐵合金，主要品種有矽鋁合金，矽鈣合金，錳矽鋁合金，矽鈣鋁合金，矽鋇鈣合金等。
（4）按生產方法分類：有高爐鐵合金，電爐鐵合金，爐外法（金屬熱法）鐵合金，真空固態還原鐵合金，電解法鐵合金，此外還有氧化物壓塊與發熱鐵合金等特殊鐵合金。
生產消費
鐵合金主要用電爐生產，電耗高（每噸綜合平均約5000千瓦·時），需要豐富而價廉的電力資源。法國成為早期鐵合金的主要生產國，挪威成為最大鐵合金輸出國，都是以當地豐富的水電資源為基礎。70年代工業已開發國家的鐵合金消費量，按每生產一噸粗鋼計，大致為20公斤；其中主要合金元素所占的份額為：錳5.5～6.5公斤，矽2～3公斤，鉻2～3公斤。
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主要污染
鐵合金生產的主要污染物有煙塵、廢渣、廢水，對環境影響最大的是煙塵。根據規定，廢氣可分為含顆粒物廢氣和含氣態污染物廢氣兩大類。鐵合金廠廢氣來源於礦熱電爐、精煉電爐、焙燒迴轉窯、多層機械焙燒爐和鋁金屬法熔煉爐。鐵合金廠廢氣的排放量大，含塵濃度高，廢氣中90%是二氧化矽，還含有氯氣、氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫等。廢渣、廢水裡是鉻化合物的污染最為嚴重。
國家經貿委、環保總局等部門還在聯合下發的《關於加快我國鐵合金工業結構調整的意見》中（國經貿產業[1999]633號）提出，從1999年起到2005年，停止新建各類鐵合金電爐（爐窯）和高爐。
當前國家環保部門正推出環境保護相關規章制度，及淘汰落後產能以加速產業集中管理，解決污染難以治理問題。
表示方法
鐵合金的種類很多，用途也較廣。鐵合金是一種爐料，用於鋼鐵及共它金屬冶煉和鑄造等用。用作脫氧劑、變質劑。以及作為合金元素加入。
鐵合金牌號表示方法（GB7738-87）：
（1）採用漢語拼音字母，化學元素符號及阿拉伯數字相結合的方法表示，鐵合金產品牌號，混合稀土元素用“RE”表示。
（2）採用漢語拼音表示產品名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表該漢字的漢語拼音中選取，原則上取第一字母。
（3）各類鐵合金產品牌號表示方法按下列格式編寫x(a)x(b)x(c)x(d)
a、表示雜質元素及其最高百分含量或組別
b、表示主元素（或化合物）及百分含量
c、表示含鐵元素的鐵合金產品，以化學元素符號“Fe”表示
d、表示鐵合金產品工藝和產品特性（以漢語拼音拼母表示）
發展概況
數年來，中國鐵合金工業無論從產品品質還是品種、數量都取得了飛躍性的進步，在國際鐵合金工業領域中的地位也日益提高。中國已成為名副其實的世界第一大鐵合金生產、消費和出口大國。
2005年1-12月，中國鐵合金冶煉行業實現累計工業總產值100,853,953千元，比2004年同期增長了26.00%；實現累計產品銷售收入95,323,955千元，比2004年同期增長了22.03%；實現累計利潤總額1,017,906千元，比2004年同期下降了73.01%。
2006年1-12月，中國鐵合金冶煉行業實現累計工業總產值124,284,813千元，比2005年同期增長了25.28%；實現累計產品銷售收入119,534,000千元，比2005年同期增長了26.57%；實現累計利潤總額1,838,668千元，比2005年同期增長了92.56%。
2007年1-8月，中國鐵合金冶煉行業實現累計工業總產值110,678,981千元，比2006年同期增長了51.96%；實現累計產品銷售收入104,695,008千元，比2006年同期增長了50.14%；實現累計利潤總額3,821,454千元，比2006年同期增長了1,292.53%。
2014年，中國鐵合金行業產量達到3786.25萬噸，比2013年同期增長0.3%。
中國鐵合金工業在發展的同時，一些問題也日益顯露出來。特別是工藝裝備水平低下，資源消耗偏高，環保治理落後，嚴重受制於礦產資源的制約，而且原材料漲價等因素也嚴重製約了行業的進一步發展和品質的提高。
因此，中國鐵合金企業必須抓住新的發展形勢，加大整合鐵合金行業生產企業力度，堅持走科學發展觀的道路，嚴格把好鐵合金生產企業關，行業自身加強自律，規範有秩序競爭，加強人員培訓，全面提高素質，只有這樣才能在新形勢下立於不敗之地。
隨著中國嚴格控制“兩高一資”產品出口措施的逐步實施，中國鐵合金出口量逐年下降，政策效果較為明顯。但是，受全球經濟下滑因素影響，中國內外貿形勢表現欠佳，中國企業經營較為困難，並由此可能產生其他一系列負面影響，如工人工資下降、社會就業水平下降等。
當前，國內對於鐵合金出口實施出口許可制度，這一定程度上為鐵合金出口創造一個較為穩定有序而又可監控的出口環境，在此背景下，建議適當下調當前當前較高的鐵合金出口關稅，以此提高中國鐵合金出口企業在國際市場的競爭力，緩解中國鐵合金企業經營壓力。
國內鐵合金產量方面，工信部《2012年鋼鐵工業運行情況分析和2013年運行展望》中預測，“2013年預計我國粗鋼產量在7.5億噸左右”。受此影響，2013年中國鐵合金產量將繼續小幅增長。
出口方面，2013年，中國鐵合金出口市場低迷狀況不會出現明顯改善。日元貶值、中國高企的鐵合金出口關稅和鐵合金出口走私活動等因素，都將影響中國鐵合金企業擴大鐵合金出口的意願，以及中國鐵合金在國際市場上的競爭力。
進口方面，2013年，中國鐵合金進口將小幅增長。中國鐵合金進口主要品種為高碳鉻鐵，其主要用於中國不鏽鋼生產。隨著中國鋼鐵市場逐步回暖，對於鐵合金需求也將隨之增加。
發展方向
我國鐵合金工業是伴隨著鋼鐵工業發展而成長起來的，解放前只有很少幾種鐵合金產品試製和少量生產。新中國成立後；隨著新建和改造一批鐵合金骨幹企業，到1979年我國鐵合金產量突被百萬噸，達116.36萬噸，全國鐵合金供應緊張的局面得到緩解。
改革開放後，隨著日本、韓國和東南亞市場對鐵合金產品需求的增長-我國鐵合金在滿足國內市場需求的同時，開始進入國際市場。上世紀90年代末，由於對外貿易的不斷擴大和國內市場需求的不斷增多，我國鐵合金工業發展步入“快車道”，幾個骨幹鐵合金企業改、擴、建工程陸續完成，民營鐵合金企業如雨後春筍迅猛發展，鐵合金產能成倍增長。隨著蘇聯解體，我國成為世界鐵合金第一生產大國和出口大國，在世界鐵合金行業具有舉足輕重的地位。
發展概況
品種齊全，基本能夠滿足我國鋼鐵工業發展需要。我國鐵合金產品品種較為齊全，除少數優級特殊品種產品的生產工藝技術尚不成熟正待研發外，幾乎可生產所有脫氧劑、合金劑、孕育劑、粉劑和各類包芯線產品，基本能夠滿足我國鋼鐵工業生產需要。
生產量和出口量同步增長。2003年—2007年我國鐵合金產量增長迅速，比粗鋼年平均增長速度大約快10個百分點，國內鐵合金產品供大於求，促使了鐵合金產品出口不斷增多。從1981年鐵合金產品開始出口以後，出口量逐年增多，1994年出口量接近百萬噸，1995年～2002年略有起伏，年平均出口124.74萬噸，2003年～2007年出口一直在遞增，年平均出口226.23萬噸。
存在的主要問題
我國的鐵合金工業從無到有、從小到大、從弱到強發展至今，取得了豐碩的成果，但與鐵合金工業強國仍有較大差距，主要表如今以下4個方面：
生產企業發展不均衡。我國鐵合金企業數量眾多，布局分散，良莠不齊，25000乾伏安以上礦熱爐數量僅占全國礦熱爐總數的0.81%；生產能力10萬噸以上的企業數僅占總數的1.8%，而生產能力1萬噸以下企業數占總數的50.1%。這導致我國鐵合金行業不能形成良性競爭環境，制約了行業的健康有序發展。
技術進步與創新步伐緩慢。在鐵合金工業發展壯大的過程中，我國投資興建了一批大型鐵合金企業，但由於企業負擔重、資金不足，無力開展技術創新，發展緩慢；新建的鐵合金企業技術力量薄弱，大多未採用先進技術，導致全行業工藝裝備水平較低，技術進步和創新步伐緩慢。
高檔品種少，能耗、物耗偏高，勞動生產率低。我國鐵合金品種基本能夠滿足國內鋼鐵工業發展的需要，但純淨產品、氮化產品、爐外精煉產品、複合脫氧劑、多元合金劑、粒化和粉劑產品、包芯線產品等科技含量和附加值高的產品產量較少。
隨著國家對行業實施準入制度和逐步落實節能減排政策，鐵合金產品綜合能耗、物耗有所降低，但產品能耗、物耗較高，二次能源綜合利用遠遠落後於先進國家。
由於我國小型電爐數量較多，工藝簡單、設備簡陋陳舊，機械化、自動化程度低，人均實物勞動生產率僅為45噸/年左右，而國外同行業人均實物勞動生產率達300噸/年左右。
鐵合金產能較大，產業集中度低。在我國鐵合金行業發展壯大的過程中，有些地區不顧產業政策和工藝裝備水平高低，盲目發展鐵合金項目，低水平重複建設嚴重，導致鐵合金生產企業點多面廣，布局分散，裝備技術水平低。
當前，我國鐵合金總產能達到3400萬噸/年左右，企業總數達2000家以上，平均每家企業產能僅為1.7萬噸左右，產量不足1萬噸。據統計，我國產能在10萬噸以上的鐵合金企業僅有28家，產能在20萬噸以上企業僅有8家，產能在50萬噸以上企業僅有2家，而產能在1萬噸以下的企業多達近1000家，行業產能龐大，產業集中度低。
未來發展方向
未來我國鐵合金工業要著力轉變發展方式，控制總量規模，淘汰落後產能，提高整體裝備水平；最佳化產業布局和資源配置，提高產業集中度；實施“走出去”戰略，增強國際競爭力，實現我國鐵合金工業全面可持續發展。
大力淘汰落後產能，嚴格控制新建項目。當前，我國鐵合金生產裝備6300乾伏安及以下電爐所占比例較大，要通過淘汰落後產能，控制新建項目，整體提高我國鐵合金電爐的工藝技術和裝備水平。
針對鐵合金行業存在嚴重產能過剩的問題，國家相關部門應從巨觀調控和微觀治理兩方面著手，嚴格審批鐵合金新建項目，控制總量，杜絕低水平重複建設。
合理配置資源、能源，大力發展循環經濟。在大力發展鐵合金工業循環經濟中，要做到以下幾點：一是為有效綜合利用錳礦、鉻礦資源，提高資源、能源利用效率，推行實施錳礦火法富集和脫磷、礦石預熱和預還原處理、燒結、球團等粉礦造塊工藝技術。二是最佳化國產貧礦與進口富礦的配比，提高入爐礦石品位，確保錳系、鉻系產品能耗指標和主元素回收率達到一定水平。三是對半封閉和全封閉電爐回收的煤氣、爐渣和煙塵等進行綜合利用和循環利用。四是以上游煤、電產業鏈為紐帶，組建“煤、電、冶”一體化的鐵合金企業集團，大力發展循環經濟。
發揮區域優勢組建大型企業集團，提高產業集中度。要想中國真正成為鐵合金生產強國，就必須將企業做大、做強，形成規模化生產和經營，組建一批具有較大生產規模、較高管理水平和高品質產品的新的產業集團。主要應做到以下：
一是要按照市場原則，以現有的大企業集團為基礎，加速實施企業的兼併重組，擴大生產規模。二是要鼓勵和扶持有實力的大型企業，以資產、資源、品牌和產業鏈為紐帶實施跨國度、跨地區、跨行業的兼併聯合，構建上下游通聯的新型大企業集團。三是要規範各地高載能工業園區的建設，加強本地區域的企業聯合，促進產業向集中化、大型化、基地化方向發展。
數年來，中鋼、中信、五礦和川投公司分別整合重組了吉鐵、錦鐵、湖鐵、峨鐵，但總體步子小，進展慢。按照鋼鐵產業振興的規劃，要做強、做大鐵合金行業，產業大規模整合重組勢在必行。
實施“走出去”戰略，加強資源戰略保障，提高產業安全。我國既是鐵合金生產大國，也是鐵合金產品消費大國。2008年，我國鐵合金滿足了國內5億噸粗鋼生產的需求，支撐了我國鋼鐵工業的快速發展，同時還有1/6的鐵合金產品在嚴格的出口政策限制下走出了國門。這表明我國鐵合金工業無論是生產能力還是供應能力，在國際上具有相當的影響力。因此，在合理開發利用國內鉻礦、貧錳礦及其他礦產資源的情況下，我國應鼓勵有條件的生產、經貿、礦山企業共同攜手，最佳化資源配置、互惠互利、共同發展。
總之，從世界鋼鐵工業的發展看，全球化特點越來越突出，循環經濟發展模式獲得廣泛認同，聯合重組的形勢越來越緊迫。中國鐵合金工業應順應世界鋼鐵工業發展潮流，著力調整和最佳化產品結構，發展模式實現從數量向質量的轉變，加大做好資源和環境保護工作的力度，努力實現產業發展和資源、環境相協調，走可持續健康發展道路。
隨著中國嚴格控制“兩高一資”產品出口措施的逐步實施，中國鐵合金出口量逐年下降，政策效果較為明顯。但是，受全球經濟下滑因素影響，中國內外貿形勢表現欠佳，中國企業經營較為困難，並由此可能產生其他一系列負面影響，如工人工資下降、社會就業水平下降等。
目前，國內對於鐵合金出口實施出口許可制度，這一定程度上為鐵合金出口創造一個較為穩定有序而又可監控的出口環境，在此背景下，建議適當下調目前較高的鐵合金出口關稅，以此提高中國鐵合金出口企業在國際市場的競爭力，緩解中國鐵合金企業經營壓力。
鐵合金產業發展規劃
“十二五”之後，國家政策大力支持電商化發展，鐵合金產業電商化將是以後發展的一個方向和趨勢。傳統鐵合金商貿模式與電子商務的結合必然給國家巨觀經濟發展及國民經濟提升帶來新的增長點。
資源
冶煉鐵合金用的礦石原料除矽石各地普遍存在以外，大都集中在少數地區，如鉻礦90%賦存在南部非洲，錳礦大量儲存在南非和蘇聯。礦石多數以氧化物或含氧鹽的形式存在（如鉻、錳、鎢、鎳、釩、鈦等），有些為硫化物（如鉬）。這些礦石品位不同，大都需要選礦富集。中國鎢礦儲量居世界第一位。鎳、鉬資源在70年代勘明有較大儲量。攀枝花等地的釩鈦磁鐵礦含有大量釩、鈦資源。錳礦在湖南、廣西、貴州等地有相當儲量，但品位較低。
鐵合金
鐵合金供應系統
對於用量不大的小型轉爐車間，一般是把自卸式料罐用汽車或火車運到轉爐跨間。再用吊車卸入車間鐵合金料倉，需要時經稱量後用鐵合金料車經溜槽卸入鋼包。
中型轉爐一般採用單斗提升機將鐵合金提升到設在轉爐跨間的鐵合金料倉上方，再用皮帶機輸送卸入料倉暫存，需要加鐵合金時，經稱量後通過加料小車或溜槽卸入鋼包內。
大型轉爐車間採用類似於散狀料系統的全皮帶（或斗式提升）供料系統。其特點是可靠，運送量大，機械化程度高等，適用於鐵合金品種多、用量大的大型車間。
中型轉爐一般採用單斗提升機將鐵合金提升到設在轉爐跨間的鐵合金料倉上方，再用皮帶機輸送卸入料倉暫存，需要加鐵合金時，經稱量後通過加料小車或溜槽卸入鋼包內。
大型轉爐車間採用類似於散狀料系統的全皮帶（或斗式提升）供料系統。其特點是可靠，運送量大，機械化程度高等，適用於鐵合金品種多、用量大的大型車間。
