鐵礦石煉鋼方法

煉鋼的方法，一般可分為轉爐煉鋼、平爐煉鋼和電爐煉鋼三種方法。現分別介紹如下：1.轉爐煉鋼法這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵裏，使雜質矽、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量（含1%的矽可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。轉爐煉鋼是在轉爐裏進行。轉爐的外形就像個梨，內壁有耐火磚，爐側有許多小孔（風口），壓縮空氣從這些小孔裏吹爐內，又叫做側吹轉爐。開始時，轉爐處於水平，向內注入1300攝氏度的液態生鐵，並加入一定量的生石灰，然後鼓入空氣並轉動轉爐使它直立起來。這時液態生鐵表麵劇烈的反應，使鐵、矽、錳氧化(FeO,SiO2,MnO,)生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應遍及整個爐內。幾分鍾後，當鋼液中隻剩下少量的矽與錳時，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由於溢出的一氧化炭的燃燒而出現巨大的火焰。最後，磷也發生氧化並進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當磷於硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風，並把轉爐轉到水平位置，把鋼水傾至鋼水包裏，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程隻需15分鍾左右。如果空氣是從爐低吹入，那就是低吹轉爐。隨著製氧技術的發展，現在已普遍使用氧氣頂吹轉爐（也有側吹轉爐）。這種轉爐吹如的是高壓工業純氧，反應更為劇烈，能進一步提高生產效率和鋼的質量。2.平爐煉鋼法（平爐煉鋼法也叫馬丁法）平爐煉鋼使用的氧化劑通入的空氣和爐料裏的氧化物，（廢鐵，廢鋼，鐵礦石）。反應所需的熱量是由燃燒氣體燃料（高爐煤氣，發生爐煤氣）或液體燃料（重油）所提供。平爐的爐膛是一個耐火磚砌成的槽，上麵有耐火磚製成的爐頂蓋住。平爐的前牆上有裝料口，裝料機就從這裏把爐料裝進去。熔煉時關上耐火磚造成的門。爐膛的兩端都築有爐頭，爐頭各有兩個孔道，供導入燃料與熱空氣，或從爐裏導爐氣之用。平爐煉鋼所用的原料有廢鋼、廢鐵、鐵礦石和溶劑（石灰石和生石灰）。開始冶煉時，燃料遇到導入的熱空氣就在燃料麵上燃燒，溫度高達1800攝氏度。熱量直接由火焰傳給爐料，使爐料迅速熔化（鐵的熔點是1535攝氏度，鋼略低）。同時有一部分熔化的生鐵生成氧化亞鐵，生鐵裏的雜質矽、錳被氧化亞鐵氧化，聲成爐渣。由於爐裏放有過量的石灰石，磷與硫等雜質就生成磷酸鈣和硫化鈣成為爐渣。其次碳也進行氧化，生成一氧化碳從熔化的金屬裏冒出，好象金屬在沸騰一樣。反應快要進行完畢的時候，加入脫氧劑並定時把爐渣扒出。在冶煉將完成時要根據爐前分析（用快速分析法，幾分鍾可完成）來檢驗鋼的成分是否合乎要求。煉锝的鋼從出鋼口流入鋼水包裏，再從鋼水包注入模子裏鑄成製品或鋼錠。為了提高爐溫，氣體燃料要在蓄熱室（如圖I,II,III,IV）裏進行預熱。在平爐裏不但可加入液態生鐵，而且可以加入固態的生鐵以及夾攻以後的廢鐵和鐵礦石等。另外，在平爐裏如果用30%的富氧空氣鼓風，同時在熔化的金屬裏吹入氧氣，可使生產率提高80%，冶煉的時間縮短2~4小時，並可節約燃料，富氧空氣也不需要預熱。3.電爐煉鋼法鋼還可以在以電能為熱源的電爐裏冶煉。使用電爐煉鋼可以煉出優質的合金鋼。電爐的種類很多，應用最廣泛的是電弧爐。煉鋼原理就是在高溫條件下，用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含的過量的碳和其它雜質轉為氣體或爐渣而除去。把生鐵冶煉成鋼的實質，就是適當地降低生鐵裏的含碳量，除去大部分硫、磷等有害雜質，調整鋼裏合金元素含量到規定範圍之內。煉鋼的主要反應原理，也是利用氧化還原反應，在高溫下，用氧化劑把生鐵裏過多的碳和其它雜質氧化成為氣體或爐渣除去。因此，煉鋼和煉鐵雖然都是利用的氧化還原反應，但是煉鐵主要是用還原劑把鐵從鐵礦石裏還原出來，而煉鋼主要是用氧化劑把生鐵裏過多的碳和其它雜質氧化而除去。煉鋼時常用的氧化劑是空氣、氧氣或氧化鐵。主要化學方程式：大量鐵變成氧化亞鐵：2Fe+O2==2FeO+熱量調整矽、錳：Si+2FeO==SiO2+2Fe+熱量Mn+FeO==MnO+Fe+熱量降低碳量：C+FeO==CO+Fe-熱量脫氧（除FeO因它會使鋼具有熱脆性）電爐煉鋼:電爐煉鋼法主要利用電弧熱，在電弧作用區，溫度高達4000℃。冶煉過程一般分為熔化期、氧化期和還原期，在爐內不僅能造成氧化氣氛，還能造成還原氣氛，因此脫磷、脫硫的效率很高。以廢鋼為原料的電爐煉鋼，比之高爐轉爐法基建投資少，同時由於直接還原的發展，為電爐提供金屬化球團代替大部分廢鋼，因此就大大地推動了電爐煉鋼。世界上現有較大型的電爐約1400座，目前電爐正在向大型、超高功率以及電子計算機自動控製等方麵發展，最大電爐容量為400噸。國外150噸以上的電爐幾乎都用於冶煉普通鋼，許多國家電爐鋼產量的60～80％均為低碳鋼。我國由於電力和廢鋼不足，目前主要用於冶煉優質鋼和合金鋼。