finex工艺在冶金中的应用

浅谈非高炉冶炼技术的发展前景

摘要 2011年是国家“十二五”规划的开局之年，国家对于高能耗行业的宏观调控政策呈现收紧态势。国家主管部门制定了《钢铁产业调整与振兴规划》，对所有新建项目必须以淘汰落后产能为前提。国家不断逐步提高淘汰标准，我国中小型高炉在日后的生存空间越来越少。另外原材料价格不断上涨，严重压缩传统高炉冶炼成本空间。目前，冶金上下游行业都对我国的非高炉炼铁技术表现出很大的热情。国内宝钢、沙钢、马钢、日钢、武钢、莱钢等大型钢铁厂对非高炉炼铁技术产生浓厚兴趣，直接还原和熔融还原成为日益关注的冶炼技术。

关键词 非高炉炼铁；淘汰落后产能；直接还原；熔融还原

中图分类号tf55 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）44-0065-02

1 非高炉炼铁在我国钢铁工业发展中的作用

非高炉炼铁分为直接还原炼铁工艺和熔融还原炼铁工艺两种。直接还原炼铁工艺包括竖炉法、流化床法、隧道窑法、回转窑法和转底炉法。熔融还原炼铁工艺主要包括corrx法、corex法、finex法和hismelt法等。

1）非高炉炼铁是我国钢铁工业改善能源结构，减少对焦煤能源的依赖的重要途径；

2）非高炉炼铁是发展短流程钢铁生产的重要途径。发展直接还

原铁生产是解决废钢短缺，另外直接还原铁（dri）在电炉炼钢中仍然是不可短缺的稀释剂原料；

3）非高炉冶炼是复合矿综合利用、难选矿开发利用的有效方法。我国高品位铁矿资源短缺，复合矿占有相当大的比例，另外，还有部分钢铁厂内部含铁物料及其它冶金业的含铁废料（如赤泥等），这些含铁资源通过传统的选矿难以将其它元素剥离，回收其有价值的金属。

2 直接还原铁工艺

直接还原法应用的反应器有竖炉、流化床、转底炉、回转窑和隧道窑。目前，国内dri生产达到工业化规模的直接还原技术有转底炉、回转窑和隧道窑三种，这三种工艺都属于煤基还原技术。其中隧道窑的产量所占的比重较大，但是规模不大，单车产量低、生产周期长、能耗高、生产环境差。直接还原产能和能耗进行对比见表1。

河南科技HenanScienceandTechnology工业技术总761期第二十七期2021年9月铝灰在氧化物冶金工艺过程中的应用谭广志1俞海明2宿宁1聂玉梅1（1.新疆工业职业技术学院，新疆乌鲁木齐830022；2新疆中合大正冶金科技有限公司，新疆乌鲁木齐830022）摘要：利用氧化物冶金技术生产HRB400-HRB600工艺过程中，精炼工序的造渣、脱氧、增氮、合金化工艺，采用铝灰作为调整炉渣渣系和脱氧的材料，有助于优化冶炼工艺，降低冶炼成本，实现铝灰的高价值资源化利用。关键词：氧化物冶金；钢液增氮；吸附夹杂物；脱氧；脱硫中图分类号：TG14文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）27-0030-04ApplicationofAluminumAshinOxideMetallurgyProcessTANGuangzhi1YUHaiming2SUNing1NIEYumei1(1.XinjiangIndustrialVocationalandTechnicalCollege,UrumqiXinjiang830022;2.XinjiangZhongheDazhengMetallurgicalTechnologyCo.,Ltd.,UrumqiXinjiang830022)Abstract:IntheprocessofproducingHRB400-HRB600byoxidemetallurgytechnology,aluminumashisusedasthematerialtoadjusttheslagsystemanddeoxidationintheprocessesofslagging,deoxidation,nitrogenincreaseandalloyingintherefiningprocess.Thisapplicationishelpfultooptimizethesmeltingprocess,reducethesmeltingcostandrealizethehigh-valueresourceutilizationofaluminumash.Keywords:oxidemetallurgy;ofsteelliquidnitrogen;adsorbedinclusions;deoxidation;desulphurization钢的性能和组织是密切相关的，细化晶粒是目前已知可以同时提高钢的强度和韧性的唯一方法［1］，钢中1μm左右的夹杂物，在焊接的冷却过程中，可以诱发钢中晶内铁素体形核，细化了钢的组织，显著改善了焊缝和热影响区的强度和韧性，这一现象引起了冶金研究人员的注意，形成了氧化物冶金技术的研究热潮。氧化物冶金技术最早的概念是1990年前后由日本新日铁公司的研究人员提出的。其原理可概括如下：首先控制钢中氧化物的成分、熔点、尺寸、分布等；再利用这些氧化物作为钢中硫化物、氮化物和碳化物等的非均质形核核心，对硫、氮、碳等析出物的析出和分布进行控制；最后利用钢中所形成的氧、硫、氮、碳化物，通过钉扎高温下晶界的迁移对晶粒的长大进行抑制或通过促进针状铁素体和晶内粒状铁素体的形核来细化钢的组织。这一技术使钢材具有良好的韧性、较高的强度及优良的可焊性，使钢中的夹杂物变害为利，开创了一条提高钢材质量的新途径。已有的实践和研究证明，钒、钛在钢液中以固溶态和化合态两种形式存在，固溶态的钒、钛对于高强度建筑用钢几乎没有强化作用。只有钒钛的氮化物，才能够起到强化作用［2］。并且氮化铝也是细化晶粒的物质。故高强度建筑用钢在冶炼工艺过程中，采用钒氮合金、氮化硅、氮化硅锰和向钢液合理增氮［3］，是高强度建筑用钢的一项重要的工艺。一次铝灰和二次铝灰中，含有大量的α-Al2O3和少量的氮化铝、少量的氟化物和碱金属盐，某厂典型的铝灰成分（质量百分数W%）如表1所示。收稿日期：2021-06-24作者简介：谭广志（1983—），男，硕士，讲师，研究方向:有色冶金与钢铁冶金交叉；俞海明（1968—）男，本科，总工程师，研究方向:有色冶金与钢铁冶金交叉；宿宁（1989—），女，硕士，讲师，研究方向:环境治理；聂玉梅（1971—），女，硕士，副高，研究方向:钢铁冶金。项目一次铝灰二次铝灰Al+Al2O381.52475.000Fe0.4480.370K0.2181.250Mg1.4201.220SiO21.9003.500Na2.1705.400N9.4506.220F1.0804.550表1某厂的一次铝灰和二次铝灰的化学成分单位：%Copyright©博看网 . All Rights Reserved.第27期·31·铝灰在炼钢的生产中已有大量的应用，已有的研究和实践均证实，采用铝灰脱氧，铝灰中的氮化铝能够对钢液增氮［4］，这是很多企业认为对优特钢生产有负面影响的因素。本文就作者的研究和实践做介绍，希望推动在高强钢生产工艺过程中，大量使用铝灰作为脱氧剂应用，降低炼钢生产成本。1高强度建筑用钢的生产工艺氧化物冶金技术在钢铁企业最常见的应用是高强度建筑用钢HRB400-HRB800的冶炼。不同企业的钢种，采用不同的合金化工艺，表2列举了不同企业冶炼高强度建筑用钢的主要化学成分。在以上钢种的冶炼工艺过程中，目前最常见的冶炼工艺是LD（EAF）+LF+CCM的流程，其中转炉或者电炉在粗炼钢水出钢过程中，加入硅铁、硅锰合金、铬铁等，调整钢液成分的同时，对于钢液进行沉淀脱氧。为了去除沉淀脱氧过程中产生的夹杂物，加入石灰等渣辅料脱氧。转炉和电炉出钢结束后，绝大多数的企业采用钢水的LF二次精炼工艺，经过初步脱氧的钢水，需要在LF精炼炉进一步实施扩散脱氧、温度调整和微合金元素成分的调整。即在LF工序造渣脱氧的同时，加入钒氮合金、钛铁合金等贵重合金，调整钢液的成分。在LF工序的主要任务有以下几点。①造渣脱氧的同时，调整钢液的温度。②造渣脱氧的同时，加入贵重合金成分，用于提高钒氮合金、钛铁合金等贵重合金的收得率。③调整钢液的可浇性。这一点尤其是HRB500以上的钢种，尤为重要。采用铝脱氧工艺，避免连铸机浇铸过程中的结瘤，也是高强钢生产过程中的一个重要的工艺因素。此外，目前炼钢使用的钛铁、钒铁合金等，大多数采用铝热法工艺生产，合金中含有一定的金属铝，加入钢液后，产生的Al2O3是造成连铸机结瘤的主要原因。2铝灰在高强度建筑用钢生产中的作用机理2.1铝灰的来源和特点电解铝铝厂的铝灰是铝电解过程中产生的一种浮渣，在电解过程中漂浮于电解槽铝液的上表面，由电解过程中未参加反应的氧化铝、冰晶石等原料及混合物组成，也包括与添加剂进行化学反应产生的少量其他杂质，因其与其他重金属熔炼产生的炉渣不同，呈松散的灰渣状，因此又被称为一次铝灰铝渣，每生产1t原铝将产生25kg铝灰（15～40kg）。由于电解过程是连续进行的，因此一次铝灰铝渣的产生量较大，其中铝灰中间的氮化物主要是氮化铝。其主要的产生原因是金属铝液在与炉气接触以后，炉气中间的主要成分氮在高温下与金属铝反应生成的，反应的热力学数据如下［5］：2Al+N2=2AlN（1）ΔGΘ298=-235.56RJ/molΔHΘ298=-267.78kJ/molΔSΘ298=-107.95RJ/(mol∙K)在电解槽附近可以发生以下的反应：Al2O3+3C+N2=2AlN+3CO（2）其中，氮化铝的性质为：熔点2230℃，比热容0.82kJ/（mol·K），密度3.1g/cm3，分子中间氮的质量分数34.18。根据热力学的数据和实践证明，铝灰中的氮化铝在273～373K之间，遇水后就能够迅速发生反应，发生反应的方程式如下：AlN+3H2O＝Al（OH）3+NH3（3）铝灰中因为含有易熔性的氟化物（氟化钠、氟铝酸钠、氟化钾等），因此被列为危险废弃物。日本在20世纪70年代，开发了炼钢工序利用铝灰脱氧的工艺技术，并且将铝灰以AD粉的名义，向中国出口，已有30多年的历史。2.2铝灰的脱氧功能LF精炼脱氧，主要包括两个方面的内容，一是扩散脱氧，去除顶渣中的（FeO+MnO），促使钢液中的自由氧或浮氏体向钢渣中扩散，达到降低钢液氧含量的目的；二是调整顶渣的黏度和流动性，吸附从钢液中上浮的夹杂物颗粒。铝灰的脱氧功能由以下几个方面组成。①铝灰中的金属铝和氮化铝是钢水的脱氧剂，能够与炉渣或钢水中的氧反应。②铝灰中的氧化铝加入钢水内部，直接脱氧，铝灰中的金属铝与氮化铝脱氧，氧化铝则是吸附铝脱氧产生的细小夹杂物，将其上浮去除的辅助工艺手段。③在钢水内部，铝灰中的钠盐、电解质、氟化物与脱氧反应产生的夹杂物反应，生成低熔点的物质，能够促进这些物质上浮去除。关于铝灰应用于钢铁生产，东北大学、北京科技大学和安徽工业大学等均做了研究，济钢、攀钢、梅钢等企业成分HRB400HRB500HRB600C0.18～0.250.18～0.250.18～0.25钢中的氮含量控制在0.015～0.050Si0.5～0.80.5～0.80.5～0.8Mn1.2～1.81.2～1.81.2～1.8Cr——0.25～0.5Nb0.03～0.050.03～0.05—V—0.03～0.15—Ti——0.015～0.05Al—0.015～0.030.015～0.03表2不同企业的高强度建筑用钢的化学成分单位：%铝灰在氧化物冶金工艺过程中的应用

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铜湿法冶金工艺的应用

作者：崔斐

来源：《科技创新导报》2017年第29期

摘 要：随着经济和科技的不断发展，对于金属的冶炼方法也有了日新月异的变化。不断更新的技术每时每刻都在刷新人们的理念。由于我国自然资源的先天限制，铜矿资源日渐贫穷，湿法炼铜的技术越来越受到人们的重视。本文将就目前国内外湿法炼铜的发展现状和相关的应用技术展开讨论，希望能给相关技术研究者相应的技术支持。

关键词：湿法冶金 铜 有色金属

中图分类号：TF803 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0102-02

多年前，由于铜的价值较低，开发者对铜的开发程度不够，一些品质较低的铜未能得到充分的利用。近些年，由于湿法炼铜的技术和手段不断被人们挖掘和探索，铜也渐渐被人们重视。随着铜价的一路升高，矿床的开发也因此受到重视，所以有利于开发低品质矿床的湿法冶金工艺也得到了空前的重视和发展。

1 中外冶金技术发展状况及相关原理

1.1 国内外铜湿法冶金技术发展状况

近年来世界上许许多多公司都在大力投资有关铜冶炼的项目，湿法炼铜的技术在国外也取得了惊人的成绩。自从20世纪60年代末以来，世界各地已经拥有大大小小近50家浸出-溶剂萃取-电积厂。利智早在20世纪80年代初采用溶剂萃取-电积工艺生产铜，且生产的量已经达到1.5万t之多，于21世纪初成为世界生产铜最多的国家。除此之外，赞比亚、秘鲁和澳大利亚等国的湿法冶铜技术也在不断改进，近年来有了飞速发展。放眼中国，从20世纪60年代铜湿法冶金得到开发以来，中国还在浸出、萃取工艺和萃取剂等方面做出了研究。80年代以后逐步完善浸出-萃取-电积工艺且得到初步应用。90年代之后，铜湿法冶金技术不断发展，备受瞩目，随后，铜湿法冶金工艺被列入国家“九五”重点科技攻关计划，更进一步推动湿法冶金技术的发展和进步。

熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用

摘要：作为新一代的炼铁工艺——熔融还原炼铁技术越来越受到国内的重视。本文主要探讨熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用。首先介绍了Corex和HIsmelt两种工艺，然后就炼铁工艺在经济、环境等方面的不同要求提出可行性判别指标，以高炉工艺、Corex和HIsmelt进行对比，并通过实例来判别三种工艺的优劣，最后得出Corex和HIsmelt更适应环保方面的要求。

关键词：熔融还原；炼铁工艺；冶金钢铁工程；

Abstract :As a new generation of iron craft, melting reduction iron-making

technique has been more and more domestic attention. This paper mainly discusses

the melting reduction iron-making process in metallurgical steel engineering

application. First introduced the two kind of technology and HIsmelt Corex, then

ironmaking in economic, environmental technology the different requirements

feasibility discriminant index, the blast furnace process, and HIsmelt Corex were

compared, and through the examples to discrimination three process quality, finally

draw more adapted to environmental protection and HIsmelt Corex requirements.