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冶金熔剂

/flux for metallurgy/
条目作者苏天森谢兵
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苏天森

谢兵

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最后更新 2022-01-20
浏览 248
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火法冶金过程中能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物作用,形成低熔点渣层,从而把要提取(精炼)的金属分离开来的物质。是组成冶金熔渣或促进冶金熔渣生成的冶金基本材料。

英文名称
flux for metallurgy
所属学科
冶金工程

根据组分不同,冶金熔剂分为氧化物和非氧化物熔剂。①氧化物熔剂一部分以天然矿物形式,经简单加工(如破碎、筛分、清洗)后加以利用,有的则是经过精细加工后再利用,一般采用高温焙烧,如石灰石、菱镁矿焙烧后生成活性石灰〔一般要求有效氧化钙(CaO)含量大于85%〕、氧化镁(MgO)利用。石灰石本身在冶炼炉中也可直接加入使用,对快速成渣与冶金反应更加有利。氧化物熔剂主要有石灰石和石灰(主要是利用CaO)、石英砂(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化铁皮(Fe2O3和FeO)、氧化硼(B2O5)、稀土氧化物、白云石和轻烧白云石(主要是CaO和MgO)、球团矿等。铬、钒等氧化物在不同产品冶炼过程中也会进入。②非氧化物熔剂包括炭和碳化物、氯化物、氟化物等,如石墨粉、炭粉、碳化硅、氯化钠、氯化钾、萤石等。它们大部分是冶金熔渣组分的直接来源。有的熔剂(如萤石)主要起调节冶金熔渣黏度,加快冶金熔渣生成的催化作用。

根据熔剂性质,熔剂可分为碱性熔剂(石灰石、石灰、白云石)、酸性熔剂(石英、含硅高的有价金属矿)、中性熔剂(铝矾土、矾土质有价金属矿石)和助熔剂(萤石、冰晶石)等。由于各类冶金熔渣要求的物理化学性能不同,要求形成有效熔渣的速度不同,所以各种冶金熔剂加入的数量、时间不同,甚至同一冶金熔剂要求的质量(成分、块度)也不同。

熔剂的选择与要提炼的金属和矿石成分有关。钢铁冶炼常用CaO-Al2O3-SiO2系渣,而铁矿石和焦炭的灰分大多是酸性氧化物(SiO2等),因此主要用碱性熔剂(石灰石或白云石等)。有色金属冶炼常用FeO-SiO2、FeO-CaO–SiO2和FeO-Al2O3-SiO2系渣,而有色金属矿石和精矿中常伴生有碱性铁矿物、方解石等,因此主要用石英或低品位石英砂金矿作为熔剂。如果冶炼含酸性脉石的矿石和精矿,应配加石灰石、铁矿石或含碱性脉石的有色金属矿作熔剂。

熔剂总体要求有效成分尽可能高,杂质含量低,强度和块度能满足不同冶炼的要求,如同样采用石灰石,高炉比转炉要求的粒度大;烧结矿可用石灰粉末,转炉则要求石灰块度为20~50厘米,有色金属硫化物精矿闪速熔炼、钢水和铁水的喷射冶金等需使用石灰粉。

现代钢铁生产为了提高各类冶金熔渣的生成速度和质量,还将原来分别加入的熔剂,改为两种及以上熔剂材料预先配置成复合熔剂材料来应用(即复合熔剂),较常见的是出钢过程合成渣料、精炼合成渣料、连铸中间包及结晶器的合成渣料等。

随着冶金工艺的优化创新,熔剂的单耗一直是下降的。从节能环保和工艺优化考虑,钢铁生产中已不同程度地将已生成的各类冶金熔渣返回到相应的工艺环节中循环利用,不仅可降低熔剂的单耗,而且工艺上冶金熔渣的形成也更快捷、方便,提高了生产效率,如转炉钢渣热态留用(留渣操作)或冷后加工再使用(如脱碳转炉渣加工后用于预脱磷转炉)等。

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