[科普中国]-海绵铁

简介

海绵铁又称直接还原铁，它是以赤铁矿为原料，经高温下一氧化碳还原而制得的金属铁。还原反应如下：

还原反应是在大型回转窑中或专门还原设备中进行的。所得产品海绵铁为粒状松散的金属铁。1对管道、锅炉和氧循环水溶解腐蚀经水处理后水溶解氧含量可将到0.05mg/L以下。在回转窑、竖炉或其他反应器内，用煤、焦炭，天然气或氢气，使铁矿石或铁精矿球团在低于物料熔化温度的条件下进行低温还原，变成多孔状的产物。其中被还原出来的铁呈细小铁核，形如海绵，故称。海绵铁经冷却、破碎、磁选，可除去脉石或其他杂质(金属铁占全铁90%以上者，可直接用于炼钢；90%以下的，用于高炉或电炉炼铁)。

理化指标海绵铁(主要是氧化铁)是在回转炉、竖炉或其他形式的反应器内，由铁矿石(或氧化铁球团)低温还原所得的低碳多孔状产物。经粉碎、磁选、压制成块，作为冶炼的金属炉料。

这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，故名海绵铁。海锦铁中能氧化发热的元素如硅、碳、锰的含量很少。不能用于转炉炼钢，但适用于电弧炉炼钢

它的主要质量指标是：

(1)二氧化硅()含量，一般要求低于2.5%；

(2)金属化率，即含金属铁占全铁的百分比，一般为92%左右；

(3)含碳量，一般为0.5~2.0%。

海绵铁比较纯净，在电弧炉炼钢炉料中增加它的配比，可起净化作用，改善钢的质量。此外，如用于连续进料方法，可缩短冶炼周期，提高产量。但大部或全部使用海绵铁炼钢，熔渣较多，且能耗也较大。2

主要用途用于电炉海绵铁主要用于电炉炼钢，代替废钢或者与废钢搭配使用，以改善炉料。与电炉使用废钢冶炼相比较，使用海绵铁的优点是：

(1)海绵铁的化学成分稳定，有利于控制钢的质量；

(2)海绵铁含杂质元素少(特别是P、S、N)，与质量较差的废钢搭配使用，可以冶炼使用优质废钢才能冶炼的钢种，有利于提高钢的质量和扩大钢材品种；

(3)冶炼海绵铁时，熔化期与精炼期交织在一起，可缩短冶炼时间，提高生产率；

(4)海绵铁形状为球形或块状，可以连续加料、连续热装，从而降低电极消耗，延长炉顶、炉衬寿命，降低炉子的热损失，提高生产率，这些都有助于降低生产成本；

(5)冶炼时供电平稳，噪声小；

(6)海绵铁易于处理和运输。

此外，当废钢价格高时，特别是依靠进口废钢的地区，使用价格便宜的海绵铁，可以降低原料费用，而且不受进口的限制。

因此，从经济、钢的质量和生产率考虑，使用海绵铁比用废钢优越。

用于高炉海绵铁可作为高炉炉料的一部分，曾在大小不同的高炉做过试验。结果表明，高炉炉料金属化率每提高10%(有一定限度)，铁水产量可提高7%，焦比降低7%。海绵铁占高炉炉料的比例则取决于高炉的操作条件。

用于转炉转炉炼钢可使用海绵铁作为冷却剂，不需要改变转炉的正常冶炼制度，而且可以降低钢中的P、S、Cu、N等元素的含量，有利于提高钢的质量

其他用途海绵铁还可以作为粉末冶金的原料，甚至直接轧制成材。8．2直接还原铁的储存、运输和应用&2．1 直接还原铁储存和运输。3

制成方法（1）铁磷还原法：轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中，其表面氧化层自行脱落而产生的。还原海绵铁除氧剂可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料，因为沸腾钢氧化铁磷中的TFe、C、S、P化学成分含量，能满足还原海绵铁生产的技术要求，在还原海绵铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。

（2）铁精矿粉还原法：磁铁矿的主要成分是Fe3O4经采用湿式球磨、湿式磁选、联合选矿工艺后产出的普通精矿粉，是生产还原海绵铁的优选原料

（3）直接还原铁：通过精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形式的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。4

除氧原理海绵铁滤料，常温过滤式除氧化学除氧，采用优质矿粉(活性海绵铁)，海绵铁主要成分是铁，其疏松多孔的内部结构，提供的比表面积是普通铁屑的5-10倍，可使水中的氧与铁发生迅速彻底的氧化反应，通过滤式除淀方式进行排除，对管道、锅炉很循环水溶解氧腐蚀经处理后水溶解氧含量可达到0.05 mg/L以下。

海绵铁工作条件：

1.可在常温下除氧无需加热

2.可随时供水无需除氧水箱无需准备时间

3.除氧效果稳定可靠出水符合低压锅水质标准

4.安装方便无需高位安装

理化指标

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生产工艺生产海绵铁的方法很多,主要有4种。即:回窑法、竖炉法、竖罐法、带式机法。

以下以回转窑法为例来说明其生产工艺。回转窑法(也称“SL/RN”法)用固体燃料作还原剂,以回转窑作为反应器，还原剂和球团矿(生铁或氧化焙烧固结后的球团矿)同时进入回转窑还原焙烧。一般金属化程度可达90%以上，粒度为5～15mm的海绵铁,通常作为炼钢原料。

这种方法的流程是：如果含铁原料采用块矿或氧化性球团矿则含铁原料、还原剂和其他原料,可以直接进入回转窑,在窑中先进行干燥和预热,然后再进行还原。如果含铁原料为粉矿或精矿则需采用干磨或湿磨,经造球后,将生球加至链蓖机上干燥和预热,然后再加入到较短的回转窑中进行还原焙烧。

回转窑的工作原理是：固体碳和矿粒(球团)组成的原料在倾斜炉体的回转窑内运动连续向前推进，在运动中炉料被以逆流或顺流方法燃烧生成的煤气预热(