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海綿鐵（以赤鐵礦為原料制得的金屬鐵）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-22

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海綿鐵

本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)

以赤鐵礦為原料制得的金屬鐵

海綿鐵，采用優(yōu)質(zhì)礦石，利用氧化還原反應(yīng)原理，通過濾式除淀方式進(jìn)行排除，對(duì)管道、鍋爐和循環(huán)水溶解氧腐蝕經(jīng)水處理后水溶解氧含量可將到0.05mg/L以下。

基本信息

中文名	海綿鐵
外文名	sponge iron
應(yīng)用學(xué)科	冶金術(shù)語
優(yōu)點(diǎn)	反洗頻率低，抗壓強(qiáng)度高等
主要應(yīng)用	用于電爐，高爐和轉(zhuǎn)爐
別名	直接還原鐵

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簡(jiǎn)介

海綿鐵又稱直接還原鐵，它是以赤鐵礦為原料，經(jīng)高溫下一氧化碳還原而制得的金屬鐵。還原反應(yīng)如下：

還原反應(yīng)是在大型回轉(zhuǎn)窯中或?qū)ｉT還原設(shè)備中進(jìn)行的。所得產(chǎn)品海綿鐵為粒狀松散的金屬鐵，對(duì)管道、鍋爐和氧循環(huán)水溶解腐蝕經(jīng)水處理后水溶解氧含量可降到0.05mg/L以下。在回轉(zhuǎn)窯、豎爐或其他反應(yīng)器內(nèi)，用煤、焦炭，天然氣或氫氣，使鐵礦石或鐵精礦球團(tuán)在低于物料熔化溫度的條件下進(jìn)行低溫還原，變成多孔狀的產(chǎn)物。其中被還原出來的鐵呈細(xì)小的鐵核，形如海綿，故稱。海綿鐵經(jīng)冷卻、破碎、磁選，可除去脈石或其他雜質(zhì)(金屬鐵占全鐵90%以上者，可直接用于煉鋼；90%以下的，用于高爐或電爐煉鐵)。

海綿鐵

理化指標(biāo)

海綿鐵(主要是氧化鐵)是在回轉(zhuǎn)爐、豎爐或其他形式的反應(yīng)器內(nèi)，由鐵礦石(或氧化鐵球團(tuán))低溫還原所得的低碳多孔狀產(chǎn)物。經(jīng)粉碎、磁選、壓制成塊，作為冶煉的金屬爐料。

這種鐵保留了失氧時(shí)形成的大量微氣孔，在顯微鏡下觀察形似海綿，故名海綿鐵。海錦鐵中能氧化發(fā)熱的元素如硅、碳、錳的含量很少。不能用于轉(zhuǎn)爐煉鋼，但適用于電弧爐煉鋼

它的主要質(zhì)量指標(biāo)是：

(1)二氧化硅(SiO2)含量，一般要求低于2.5%；

(2)金屬化率，即含金屬鐵占全鐵的百分比，一般為92%左右；

(3)含碳量，一般為0.5~2.0%。

海綿鐵比較純凈，在電弧爐煉鋼爐料中增加它的配比，可起凈化作用，改善鋼的質(zhì)量。此外，如用于連續(xù)進(jìn)料的方法，可縮短冶煉周期，提高產(chǎn)量。但大部分或全部使用海綿鐵煉鋼，熔渣較多，且能耗也較大。

主要用途

用于電爐

海綿鐵主要用于電爐煉鋼，代替廢鋼或者與廢鋼搭配使用，以改善爐料。與電爐使用廢鋼冶煉相比較，使用海綿鐵的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)海綿鐵的化學(xué)成分穩(wěn)定，有利于控制鋼的質(zhì)量；

(2)海綿鐵含雜質(zhì)元素少(特別是P、S、N)，與質(zhì)量較差的廢鋼搭配使用，可以冶煉使用優(yōu)質(zhì)廢鋼才能冶煉的鋼種，有利于提高鋼的質(zhì)量和擴(kuò)大鋼材品種；

(3)冶煉海綿鐵時(shí)，熔化期與精煉期交織在一起，可縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率；

(4)海綿鐵形狀為球形或塊狀，可以連續(xù)加料、連續(xù)熱裝，從而降低電極消耗，延長爐頂、爐襯壽命，降低爐子的熱損失，提高生產(chǎn)率，這些都有助于降低生產(chǎn)成本；

(5)冶煉時(shí)供電平穩(wěn)，噪聲小；

(6)海綿鐵易于處理和運(yùn)輸。

此外，當(dāng)廢鋼價(jià)格高時(shí)，特別是依靠進(jìn)口廢鋼的地區(qū)，使用價(jià)格便宜的海綿鐵，可以降低原料費(fèi)用，而且不受進(jìn)口的限制。

因此，從經(jīng)濟(jì)、鋼的質(zhì)量和生產(chǎn)率考慮，使用海綿鐵比用廢鋼優(yōu)越。

海綿鐵

用于高爐

海綿鐵可作為高爐爐料的一部分，曾在大小不同的高爐做過試驗(yàn)。結(jié)果表明，高爐爐料金屬化率每提高10%(有一定限度)，鐵水產(chǎn)量可提高7%，焦比降低7%。海綿鐵占高爐爐料的比例則取決于高爐的操作條件。

用于轉(zhuǎn)爐

轉(zhuǎn)爐煉鋼可使用海綿鐵作為冷卻劑，不需要改變轉(zhuǎn)爐的正常冶煉制度，而且可以降低鋼中的P、S、Cu、N等元素的含量，有利于提高鋼的質(zhì)量

其他用途

海綿鐵還可以作為粉末冶金的原料，甚至直接軋制成材。8．2直接還原鐵的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用&2．1直接還原鐵儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

制成方法

（1）鐵磷還原法：軋鋼氧化鐵磷是鋼材在加熱爐中加熱后在軋制過程中，其表面氧化層自行脫落而產(chǎn)生的。還原海綿鐵除氧劑可采用熱軋沸騰鋼氧化鐵磷作原料，因?yàn)榉序v鋼氧化鐵磷中的TFe、C、S、P化學(xué)成分含量，能滿足還原海綿鐵生產(chǎn)的技術(shù)要求，在還原海綿鐵中最好不要以高碳鋼或合金鋼氧化鐵磷為原料。

（2）鐵精礦粉還原法：磁鐵礦的主要成分是Fe3O4經(jīng)采用濕式球磨、濕式磁選、聯(lián)合選礦工藝后產(chǎn)出的普通精礦粉，是生產(chǎn)還原海綿鐵的優(yōu)選原料

（3）直接還原鐵：通過精鐵粉或氧化鐵在爐內(nèi)經(jīng)低溫還原形式的低碳多孔狀物質(zhì)，其化學(xué)成分穩(wěn)定，雜質(zhì)含量少，主要用作電爐煉鋼的原料，也可作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑，如果經(jīng)二次還原還可供粉末冶金用。

除氧原理

海綿鐵濾料，常溫過濾式除氧化學(xué)除氧，采用優(yōu)質(zhì)礦粉(活性海綿鐵)，海綿鐵主要成分是鐵，其疏松多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提供的比表面積是普通鐵屑的5-10倍，可使水中的氧與鐵發(fā)生迅速徹底的氧化反應(yīng)，通過濾式除淀方式進(jìn)行排除，對(duì)管道、鍋爐很循環(huán)水溶解氧腐蝕經(jīng)處理后水溶解氧含量可達(dá)到0.05mg/L以下。

海綿鐵工作條件：

1.可在常溫下除氧無需加熱

2.可隨時(shí)供水無需除氧水箱無需準(zhǔn)備時(shí)間

3.除氧效果穩(wěn)定可靠出水符合低壓鍋水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

4.安裝方便無需高位安裝

指標(biāo)

名稱	指標(biāo)	名稱	指標(biāo)
活性鐵	≥98%	容重	2.2g/cm3
抗壓強(qiáng)度	1500N/T	比表面積	85g/cm3
抗腐指數(shù)	≤3.4	SiO2+AL2O3	≤5.5
S	≤0.03%	Cu	≤0.002%
Sn	≤0.002%	Bi	≤0.002%

生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)海綿鐵的方法很多，主要有4種。即：回窯法、豎爐法、豎罐法、帶式機(jī)法。

以下以回轉(zhuǎn)窯法為例來說明其生產(chǎn)工藝。回轉(zhuǎn)窯法(也稱“SL/RN”法)用固體燃料作還原劑，以回轉(zhuǎn)窯作為反應(yīng)器，還原劑和球團(tuán)礦(生鐵或氧化焙燒固結(jié)后的球團(tuán)礦)同時(shí)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯還原焙燒。一般金屬化程度可達(dá)90%以上，粒度為5～15mm的海綿鐵，通常作為煉鋼原料。

這種方法的流程是：如果含鐵原料采用塊礦或氧化性球團(tuán)礦則含鐵原料、還原劑和其他原料，可以直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在窯中先進(jìn)行干燥和預(yù)熱，然后再進(jìn)行還原。如果含鐵原料為粉礦或精礦則需采用干磨或濕磨，經(jīng)造球后，將生球加至鏈蓖機(jī)上干燥和預(yù)熱，然后再加入到較短的回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行還原焙燒。

回轉(zhuǎn)窯的工作原理是：固體碳和礦粒(球團(tuán))組成的原料在傾斜爐體的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)運(yùn)動(dòng)連續(xù)向前推進(jìn)，在運(yùn)動(dòng)中爐料被以逆流或順流方法燃燒生成的煤氣預(yù)熱(<800℃區(qū)域)和還原(900～1000℃區(qū)域)，最后得到產(chǎn)品——固態(tài)海綿鐵。

SL/RN回轉(zhuǎn)窯法可以處理多種不同的含鐵原料(如貧鐵礦、釩鈦磁鐵礦以及鋼鐵廠的粉塵等)。也可以使用多種類型的能源特別是能夠使用儲(chǔ)存豐富但高爐卻不能使用的非煉焦煤，煤的價(jià)格低于天然氣和石油，因而能源成本也低。所以此方法具有廣闊的發(fā)展前景。還原煤的選擇很重要，應(yīng)選擇灰分低(<20%)、含S量低(<1%)、反應(yīng)性好、固定碳較高、揮發(fā)分適量、煤灰軟熔性好的煤種作還原劑。

但是該方法的設(shè)備龐大，投資費(fèi)用高，試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，生產(chǎn)率比氣體還原低，而能耗卻較高。

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