生铁冶炼
生铁主要是用高炉冶炼的。生铁是
铁元素与碳元素的合金,熔点1100~1200℃,含碳量一般为1.7~4.3%,此外尚有少量硅、锰、硫、磷等杂质。熔化的生铁流动性好,适宜铸造,但质硬而脆,不便轧制和焊接。经过熔化冶炼后,含碳量低于1.7%的铁碳合金,叫做钢,具有韧性,易于压力加工。未加熔化炼制的,含碳更低、含杂质较多的就是熟铁。高炉炼铁的任务是把
铁矿石炼成生铁。铁矿石在高炉中经过还原作用(排除
氧化铁中的氧)、造渣作用(将铁与杂石分开)、渗碳作用(铁吸收碳素)等一系列复杂变化,形成铁水和炉渣。铁水可以直接用来炼钢或铸成铁锭(或铸件);炉渣可以作为水泥、渣砖等的原料。从高炉炉顶放出的高炉煤气(主要含
一氧化碳、二氧化碳和氮气、灰尘和某些有害气体)经过净化处理,可作为气体燃料。
炼铁的主要原料是铁矿石(含铁低于45%的矿石,须经过选矿和烧结,才能入高炉冶炼)、焦炭(固定碳含量在80~90%,灰分一般在10~20%,且须强度好)、石灰石(
氧化钙含量高,
二氧化硅及氧化铝含量低,硫磷含量低,块度适宜)和空气(经过
热风炉变成热风再鼓入高炉内,见图)。高炉内的化学反应,自下(炉腹部位)而上(经过炉腰到炉身)主要是:
C+O2CO+Q1
CO2+C2CO-Q2
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
CaCO3CaO+CO2
CaO+SiO2CaSiO3
在冶炼过程中,混在铁矿石里的锰、硅、硫、磷等元素也会被还原出来。少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里,成为生铁。
最常见的问题就是脱碳问题 碳的含量过高生产出来的生铁发脆 注意冶炼出来的铁容易被氧化。