高爐鐵礦石還原

高爐鐵礦石還原

高爐鐵礦石還原(Blast furnace iron ore reduction)是指在高爐內用還原劑從鐵礦石的氧化物中奪取氧的物化過程。在這一過程中,不僅將諸多鐵氧化物中的鐵還原到金屬狀態轉入生鐵,而且還將其他元素或全部(磷、銅等)或部分(矽、錳、釩、鈦、鈮等)地還原進入生鐵。

基本介紹

  • 中文名:高爐鐵礦石還原
  • 外文名:Blast furnace iron ore reduction
  • 學科:冶金工程
  • 領域:冶煉
  • 範圍:能源
  • 釋義:用還原劑從鐵礦石氧化物中奪取氧
理論基礎,鐵氧化物還原,矽氧化物還原,錳氧化物還原,磷的還原,釩氧化物的還原,鈦氧化物的還原,

理論基礎

還原劑從氧化物中奪取氧,生成元素或低價氧化物稱為還原。一般以MeO+B→Me+BO表示,式中Me為形成氧化物的元素或金屬;B為還原劑。還原劑對氧的化學親和力應大於氧化物中元素或金屬對氧的親和力。
高爐冶煉主要是還原鐵和少量的矽、錳等的氧化物。但使用對氧的化學親和力比這些元素大的金屬元素作還原劑是不經濟的。高爐使用價格便宜、又易獲得的碳作為還原劑。碳對氧的親和力也很高,並且與其他元素相反。隨溫度升高它對氧的親和力升高。在高爐冶煉的溫度條件下碳能將絕大部分元素還原出來,只是不能還原MgO、Al2O3和CaO。在較高的溫度下,氫對氧的親和力也大於鐵以上元素對氧的親和力,亦可作為這些元素氧化物的還原劑。

鐵氧化物還原

鐵礦石中的鐵主要以Fe2O3和Fe3O4狀態存在。燒結礦中除前兩者外,還有2FeO·SiO2和CaO·Fe2O3等化合物。高放台勸爐內鐵氧化物還原是由高價向低價分步進行的,其順序為:Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。當溫度低於570℃時,FeO不能穩定存在,生成Fe和Fe3O4,此時鐵氧化物的還原順序為Fe2O3→Fe3O4→Fe。高爐內可以作為鐵氧化物還原劑的有氣態CO和H2以及固態炭。使用不同還原劑時鐵氧化物的還原規律不同。

矽氧化物還原

在高爐爐料中,鐵礦石的脈石、焦炭及噴吹煤粉的灰分中都含有SiO2,在高爐冶煉條件下,必有少量的SiO2被還原並以Si的形式進入生鐵,故而矽成為生鐵中的常規元素之一,其含量是劃分生鐵種類和型號的重要依據,生鐵矽含量又是高爐熱狀態及對其進行調劑的判據,爐內熱量充沛、爐溫高,則Si還原數量增加,鐵含矽量高,反之,生店夜匙鐵Si含量降低則表明爐熱水平下降。Si是難甩廈提歸還原元素,還原1kg Si消耗的熱量為還原1kg Fe的8倍。生鐵Si含量升高,表明高爐冶煉單位生鐵熱量的消耗增加。生鐵Si含量升高1%,則高爐焦比升高40-60kg。煉鋼生鐵的Si含量對煉鋼過程也有重要影響,鐵中Si含量低可降低煉鋼消耗,加速煉鋼過程,延長爐襯壽命。當前先進國家和企業都推廣冶煉低矽煉鋼生鐵,力求降低生鐵含Si量,先進高爐已將生謎訂鐵Si含量降至0.2%-0.3%。

錳氧化物還原

鐵礦石中錳是以氧化物狀態存在的,錳的氧化物有MnO2、Mn2O3、Mn3O4和MnO。高爐內錳氧化物還原也是由高價向低價逐步完成的。

磷的還原

高爐爐料都含有為數不多的磷,它主要以(CaO)3P2O5狀態存在婚格射符,少數以藍鐵礦(FeO)2P2O5存在。藍鐵礦比較容易還原,在900-1000℃還原已經相當迅速。(CaO)3P2O5比較難還原,在1100℃開始,1300℃以上進行較快。

釩氧化物的還原

中國西南、華東、華北地區有大量釩鈦磁鐵礦資源,V2O5儲量達2000萬t以上。釩鈦磁鐵礦在高爐冶煉中釩約60%-80%進入生鐵,釩是貴重金屬,在國民經濟建設中有重要價值。採取措施提高釩的回收率有重要經濟意義。釩在釩鈦磁鐵礦中主要以釩尖晶石[FeO(FeV)2O3]狀態存在。根據熱力學數據,釩的氧化物在鐵氧化物還原之後恥嘗朽才開始還原。因此,研究釩氧化物還原時,可以翻再地認為釩是從其自由氧化物中還原的。已知釩的氧化物有V2O5、VO2、V2O3、VO、V2O等。天然礦石中釩是呈V2O3與其他元素化合物組成的複雜化合物狀態存在。V2O3屬難還原氧化物,在氧勢圖中居MnO線之下,即比MnO更難還原。

鈦氧化物的還原

釩鈦磁鐵礦中含TiO2約10%-14%,鈦為重要合金原料、在國民經濟許多部門有重要用途。鈦在礦石中以氧化物狀態存在,主要以TiO2形態。

鈦氧化物的還原

釩鈦磁鐵礦中含TiO2約10%-14%,鈦為重要合金原料、在國民經濟許多部門有重要用途。鈦在礦石中以氧化物狀態存在,主要以TiO2形態。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們