海绵铁生产的基本原理及质量控制

采用固体碳还原法生产海绵铁，原料主要为轧钢氧化铁皮(俗称铁鳞)或精矿粉，经过烘干、筛分、磁选、研磨等一系列处理后的铁鳞与还原剂通过环形装具装入耐火罐再装车之后进入隧道窑，整个还原反应在隧道窑中发生。其工艺流程如图1：

图1　海绵铁生产工艺流程图

为了更好地控制海绵铁质量，了解其基本原理和生产工艺要求是必不可少的。本文就海绵铁生产的基本原理及质量控制作一简要叙述。

还原反应基本原理

铁的氧化物的还原过程是分阶段进行的，即：Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe。研究表明：用固体碳直接还原铁的氧化物时，当温度高于570℃时反应为：

3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄+CO₂

Fe₃O₄+CO=3FeO+CO₂

FeO+CO=Fe+CO₂

当温度低于570℃时，由于FeO不能稳定存在，Fe₃O₄直接还原成金属铁：

Fe₃O₄+4CO=3Fe+4CO₂

虽然固体碳能直接还原铁的氧化物，但是固体与固体之间接触面积很有限，因而固—固反应速度慢。只要罐内有固体碳存在则碳的气化反应总是在进行，即系统内总会发生C+CO2=2CO这样的反应，故达到一定温度时系统内总有大量CO存在，它可以加快固体碳还原铁氧化物的速度。因此固体碳还原铁的氧化物实质上就是CO间接还原反应与CO2和C的气化反应的综合反应，即固体碳还原铁的氧化物的原理。

生产工艺要求

-对铁鳞的要求

铁鳞的物理化学性能优劣将直接影响海绵铁的质量。生产不同质量等级的海绵铁对进厂铁鳞的化学成份要求如表1所示：

表1　品种等级及其对应的化学成分 %

品种

TFe/≥

S/≤

Si/≤

Mn/≤

P/≤

酸不溶物/≤

Ⅰ级

0.020

0 10

0 35

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