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硅铁降铝的发展历史
1.热分解搅拌和热冲搅拌
苏联60年代末,试验采用配加石灰的氧化脱铝处理硅铁熔体,借助与石灰石分解时产生的气体(CO2)搅拌合金和合成渣熔体。但是降铝效果不明显,以后再未使用。
1973年他们又用菱铁矿精炼硅铁熔体,利用菱铁矿热分解时产生的氧化铁和二氧化碳使铝和钙氧化,同时以气体搅拌熔体。由于菱铁中的FeCO:和MgCO)的分解温度在450℃和730℃小于石灰石中中的 Cac03950到1000℃前者的密度(3.7~3.9kg/cm3)大于硅铁,故沉浸于硅铁熔体中,起到脱铝的作用。
苏联曾用倒包热冲精炼法实行75%硅铁炉外降铝。出铁后加入精炼混合料,然后进行倒包热冲。这样可是A由1.5%~2.0%降至0.3%~05%:Ca由0.25%~0.5%降至0.05%~0.1%.
2.吹气搅拌精炼
波兰先后三次发表有关压缩空气吹炼的文章。他们主要采用黄铁矿、铁矿萤石作精炼料,合金出炉时加于熔体中,并吹压缩空气(压力为0.2~0.5大气压)吹炼15分钟,A1降至≤0.5%脱铝率在70%左右。
苏联工业性生产含铝≤0.5%的75%硅铁是采用合成渣(铁矿、石灰、硅砂石灰石)处理硅铁,然后后再用压缩空气(余压为0.2-0.3大气压)吹炼的方法。
硅铁自炉内放入包里期间,将上述干燥的合成料(粒度为5~25mm)不断加入熔体中。待合成料完全熔化后,将压缩空气通过石墨喷咀(插进深度为合金层的2/3)吹入熔体中。吹炼时间为15分钟。经过吹炼后,合金中AI含量≤0.5%.i损失量约为1.0%(绝对值)。
1977年,日本吴本制铁公司的平敏雄提出了加合成渣吹氧精炼,并用棒状搅拌器进行硅铁脱铝的方法,经过20分钟的处理后AI从1.5-2.5%降至0.05以下。金属回收率为96-97%。金属中Si含量增加了1%左右。其它杂质(Ca、Mg、C)和非金属夹杂物也得到了精炼脱除。用Sioa-Ca-CaF2-Fe0低熔点合成渣精炼处理硅铁
3.摇包法精炼
1969年,平敏雄曾提出了另一项精炼脱铝的方法。用SiO-Ca- cafr-fe0低熔点合成渣精炼处理硅铁,并用摇包装置加速反应,以提高脱铝效率。处理15~20分钟后可使I含量降至0.05%以下。
日本的实践证明,对于矿热炉容量不大(7500~1500KVA),每炉出铁不超过2吨的情况下,使用摇包法降铝是一种简单、经济、实用的方法。
4.合成渣粉喷吹精炼
根据波兰1969年的报导,75%硅铁溶自炉内放入铁水包里,然后用压力为0.2~0.5大气压的压缩空气往包内的铁水喷吹黄铁矿和莹石粉,15分钟后AI降至<1.5%。
苏联在1968年开始进行合成渣喷吹试验,起初用压缩空气吹含Ca和Mg易熔性合成渣粉,处理结果可是铝降低70~75%,金属中最终铝含量可达<0.5%,成功率为80%。
喷吹精炼方法从力学的角度看,是炉外降铝一个比较有前途的方法
5.感应炉精炼
将矿热炉中放出的铁水直接注入低频感应炉内,并将合成渣混合粉加入其中,通过感应搅拌器使合成渣与铁水相互接触进行反应,并能保证熔体所需温度,从而脱除除硅铁中的铝。
日本1977年提出用低频感应炉加细粒生石灰和硼砂混料,经感应炉加热搅排15分钟后,合金中铝含量由初始2%左右,降至<0.05%。
捷克在1969年也提出了感应电炉加热搅拌合成渣和硅铁溶体精炼降铝方法。这种精炼方法目前可能处于试验研究阶段,未见有用于工业生产的报道。
二.氯化精炼法
用这种方法精炼硅铁和金属硅可使A1含量降至0.01%,Ti含量可降低40~50%,C和Ca含量都可降至微量,同时非金属夹杂物可由0.8~1.2%降至0.3~0,6%。
英国在1954年就提出这种方法其特点是用氯气或含氯气体(如SiC4、CC14等)在惰性气体一一氮气或氬气保护下,以混合气体的形式吹入硅铁熔体中。硅铁中的铝以气态氯化物形式进入气相而除掉。
1960年,美美国肯塔基州卡尔伏特城工厂采用氯气通过石墨管吹入硅铁熔体里进行精炼。吹氯深度几乎达到铁水包的底部。精炼每吨75%硅铁需用氯气15kg左右。以SiC14而损损失的硅量非常少。75%硅铁经吹氯后,Al由0.8%降至0.08%:Ca由0.15%降至0.01%。
近年来,苏联相继发表了许多此类专利和文章,对对氯化反应机理和条件选择做研究工作用氯气精炼可达到高的脱氧度,但氯气毒性太大给操作带来了许多难点,故近年来有报道都用SiC4、CC14作氯化脱A1剂。
目前,硅铁精炼方法主要用合成渣氧化精炼和氯化精炼。采用合成渣氧化精炼,操作方法较简单,成本低,但杂质的脱氧率比氯化精炼法低。采用氯化精炼法可使硅铁中的杂质大幅度的降低,得到高纯度的硅铁。但吹氯后排出的气体必须经过净化处理,其流程极为复杂。因此这种氯化精炼法尚未得到工业上的广泛应用。
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