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海綿鐵（以赤鐵礦為原料制得的金屬鐵）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-22

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海綿鐵

本詞條是多義詞，共2個義項

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行排除，對管道、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	反洗頻率低，抗壓強度高等
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)備中進行的。所得產(chǎn)品海綿鐵為粒狀松散的金屬鐵，對管道、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在低于物料熔化溫度的條件下進行低溫還原，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

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)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)量和擴大鋼材品種；

(3)冶煉海綿鐵時，熔化期與精煉期交織在一起，可縮短冶煉時間，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)冶煉時供電平穩(wěn)，噪聲小；

(6)海綿鐵易于處理和運輸。

此外，當廢鋼價格高時，特別是依靠進口廢鋼的地區(qū)，使用價格便宜的海綿鐵，可以降低原料費用，而且不受進口的限制。

因此，從經(jīng)濟、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。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直接還原鐵的儲存、運輸和應(yīng)用&2．1直接還原鐵儲存和運輸。

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，因為沸騰鋼氧化鐵磷中的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行排除，對管道、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.可隨時供水無需除氧水箱無需準備時間

3.除氧效果穩(wěn)定可靠出水符合低壓鍋水質(zhì)標準

4.安裝方便無需高位安裝

指標

名稱	指標	名稱	指標
活性鐵	≥98%	容重	2.2g/cm3
抗壓強度	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，還原劑和球團礦(生鐵或氧化焙燒固結(jié)后的球團礦)同時進入回轉(zhuǎn)窯還原焙燒。一般金屬化程度可達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礦則含鐵原料、還原劑和其他原料，可以直接進入回轉(zhuǎn)窯，在窯中先進行干燥和預(yù)熱，然后再進行還原。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，將生球加至鏈蓖機上干燥和預(yù)熱，然后再加入到較短的回轉(zhuǎn)窯中進行還原焙燒。

回轉(zhuǎn)窯的工作原理是：固體碳和礦粒(球團)組成的原料在傾斜爐體的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)運動連續(xù)向前推進，在運動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存豐富但高爐卻不能使用的非煉焦煤，煤的價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，投資費用高，試運轉(zhuǎn)時間長，生產(chǎn)率比氣體還原低，而能耗卻較高。

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