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噴射冶金是指利用氣流輸送將冶金用粉末物料通過噴槍直接吹入金屬熔池內部,使金屬得到精鍊的工藝。在有色冶金領域內,已開展了把噴射冶金技術用於銅精鍊、鋁合金化等方面的試驗研究工作。

1 噴射冶金 -噴射冶金

 

2 噴射冶金 -正文

  利用氣流輸送將冶金用粉末物料通過噴槍直接吹入金屬熔池內部,使金屬得到精鍊的工藝。可用於金屬的脫氧、脫硫、脫磷、脫硅以及脫除其他元素,合金化和成分微調,熔態還原和提取化合物中有用元素,控制非金屬夾雜物形態和控制金屬凝固等過程。在鋼鐵冶鍊方面,噴射冶金技術已廣泛應用於鐵水預處理、強化爐內反應和鋼液的爐外精鍊等。在有色冶金領域內,已開展了把噴射冶金技術用於銅精鍊、鋁合金化等方面的試驗研究工作。
  最早(1969年)應有鋼包噴射冶金技術的是聯邦德國蒂森公司(Thyssen Niederrhein AG),所以有人稱鋼包噴射冶金技術為TN處理法。隨後瑞典、法國等也開展了這一工藝的研究工作,在理論研究、設備和工藝方面也有所發展。80年代初,中國鋼鐵工業陸續裝備了噴射冶金設備,開展了電爐工藝改革、爐外精鍊及鐵水中有價元素富集等方面的工作。
  噴射冶金技術的特點  噴射冶金與傳統的加入塊狀料或通過爐內渣層的精鍊過程相比,在冶金反應的熱力學和動力學條件上有顯著改善,其主要特點是:①載氣強烈攪動熔池,使加入的物料在幾分鐘內達到均勻混合;②噴入的粉料具有很大的比表面(表面積/容積),而金屬熔體內的組分與粉料的反應速度將隨接觸面積增大而顯著提高;③粉料與金屬熔體組分間的反應區處於熔體內部,這就大大地減輕了爐襯、爐渣和大氣對反應過程的影響;在粉料顆粒上浮時,它與金屬的接觸為瞬時接觸(transitory contact),在頂面渣能夠吸收反應產物的條件下,這種接觸方式可以使冶金反應在短時間內進行得相當充分,並有可能進行不同程序、不同粉料的噴吹,以控制反應及產物的組成和形態。
  噴射冶金實例  上述特點為某些冶金精鍊過程提供了重要條件。以鐵水的脫氧、脫硫為例,金屬鈣是比金屬鋁更強的脫氧劑,也是比石灰更強的脫硫劑。在鋼中加入金屬鈣,還可與大多數脫氧產物作用,形成複合夾雜物,例如鈣鋁酸鹽,這些夾雜物的變性作用顯著改變了夾雜物組成及形態,從而改善了金屬材料的性能。鈣在鋼中的存在還可改善鋼的切削性能。但是,由於金屬鈣的熔點為839±2℃,沸點1484℃,在鍊鋼溫度下,鈣蒸氣壓可以達到1.8大氣壓,因此,用通常的辦法以塊狀料加到鋼液面或出鋼流中,都難以保證鈣的使用效果。噴入鈣或鈣基合金粉料,為鐵水和鋼液的精鍊提供了有效手段。金屬鎂的應用也需要噴射冶金。用噴粉方法向金屬中加入稀土材料也已經獲得良好效果。
  用噴吹法預處理鍊鋼用鐵水時,常用的脫硫粉料為CaC2和蘇打粉;載氣為氮氣或氬氣。預處理后的鐵水含硫量可以降到 0.005%。鋼包精鍊常用的粉料有CaSi、CaC2、CaO-CaF2、Mg-CaO、Na2CO3和各種合金粉料等,平均粒度為0.1~0.5毫米。每噸鋼耗量:CaSi2~3公斤;CaO基渣粉為4公斤。一般用氬氣載送粉料,供氣速度0.5~1.5米3/分,噴射處理時間為10分鐘左右。處理后鋼中最低含硫量達0.001~0.005%或更低,經鈣基材料處理后的鋼中的夾雜物可以球化。

 

3 噴射冶金 -配圖

 

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