芯片破解-评《铁合金冶炼》
铁合金是钢铁和机械加工行业不可或缺的原材料，21 世纪以来.我国铁合金年产量持续增加.约占世界总产量的40%。我国虽是铁合金产M大国，但整体冶炼技术与工艺较世界先进水平仍有较大的差距。0前，国家大力推进老旧设备淘汰，一方面引进国外先进设备，另一方面也加强自主研发.提高铁合金行业发展水平的同时也推动生态环境健康发展，统筹兼顾、精准施策。林万明主编的《铁 合金冶炼》一书（化学工业出版社2014年出版）结合实际生产及其新工艺、新技术.系统阐述了铁合金的生产原理及生产T.艺。 本书共分为十一章，第一章主要介绍铁合金的发展过程、发展现状与发展趋势，还向读者普及了铁合金的分类与用途等基本知识；第二章介绍铁合金冶炼的基本原理，包括还原剂的选择和选择性还原理论；第三章主要介绍高炉法与矿热炉法及相关主体设备，并且介绍了电极的特性与用途；第四章分析了硅的理化特性以及各种硅合金的原理与冶炼方法；第五至七章分别介绍锰系、铬系及镍系合金的理化特性以及=类合金的冶炼原理与工艺；第八、九两章分别介绍钼铁和机铁.主要包括生产原理、方法及T: 艺；第十章介绍钛铁、钨铁、硼铁等其他铁合金；第十一章从环保的角度介绍铁合金生产过程中废弃物的产生与综合利用。
铁合金是将铁与其他一种或多种合金进行组合后的产物，是冶金工业的重要组成部分.铁合金不能单独作
为金属材料进行使用，作为脆性金属，只能用作炉料。中国铁 合金工业起步较晚.新中国成立后的第一个五年计划把铁合金作为丁业基础之一，开始引进苏联技术进行建厂，还 原电炉的机械化和自动化发展促进了我国大型现代化还原电炉车间的建设，目前我国不仅是铁合金生产大国，同时 也是产品出口大国。虽然我国铁合金工业发展成绩斐然.但作者同样也指出一些问题，例如产能过剩、集约化程度 低、工艺装备水平低、某些矿产资源不足以及研发能力较弱导致产品附加值低，针对以上问题.作者建议优化产业布局、行业品种结构，加大科技创新，提高生产效率的同时进一步优化环保处理技术，最后作者介绍了铁合金的主要用途，作为脱氧剂可以消除钢液中过a的氧.提高钢材的性能.作为合金剂也可以改进钢的质量，还可用作生产某些铁合金的还原剂。
铁合金冶炼理论上可以通过热分解、还原剂还原和电解等方法生产，大多数氧化物特性较稳定，热分解稳定要保持在2 000 °C以上，因此不适合采用热分解方法，目前 生产中多用还原剂还原法，其原理是利用合适的还原剂从含有氧化物的矿石中还原出所需元素的氧化还原过程.作者在本章中着重研究用还原剂还原法制取铁合金的基本原理。氧化物吉布斯自由能图可作为氧化物还原过程的还原剂选择提供理论依据，冶金中常用的还原剂为C O、印和C。选择性还原理论是指为了获得用户所需的合金成分及炉渣组成.控制还原剂使用量及适宜的温度，将有价去氧化物和无价去氧化物分开，最终实现利用还原剂进行有选择的还原，在此理论中，作者重点讨论多种氧化物同时加人炉中进行还原，是否同时被还原，若同时还原.还原剂 如何分配、氧化物按照何种比例被还原.还原度是指被还原的难易程度，可
以通过该氧化物的平衡时的氧气分解压力来衡M，压力值越大，越易被还原，几种氧化物同时存在时.基本上是同时被还原，只是由于各种氧化物的性质和分解压力不同.其被还原的程度也不相同，利用这个特性可以将有价氧化物和无价氧化物分开，对作者所做的选择性还原实例分析可得：1)还原剂对熔体中所有氧化物的 还原是同时进行的；2)还原剂对不同氧化物具有选择性；
3)控制还原剂使用量可以得到所需的合金和熔揸成分；4) 温度影响还原剂对不同氧化物的性能；5)还原度与氧化物 在熔体中的活度成正比。
高炉法是铁合金的规模化生产最早采用的方法，该方 法最早开始于法国.1860〜1908年间得到迅速的发展.我国高炉冶炼锰铁主要是中华人民共和国成立后开始.多
点火装置
采
全合成切削液配方
用立式水冷冷却壁，无炉衬锰铁高炉，法国采用外部喷淋冷却水的方式给高炉进行降温。高炉冶炼锰铁是从矿石中提取锰和铁，主要原料为锰矿、焦炭和熔剂以及助燃的空气或富氧，高炉法生产铁合金具有效率高、成本低的优点，但一般只用于生产易还原元素铁合金和低品位铁合金。矿 热炉是以电能提供热源，用碳或硅做还原剂，还原矿石生产铁合金，其按照容量、电源电流相数和结构可以分为很多类别，主要设备包括炉体、电极系统、加料系统、水冷 系统、出铁系统和安全防护系统等。作者还介绍了矿热炉的烟气余热回收系统，该系统可以利用烟气中的热量进行发电，提高了资源的利用率。电极可以分为碳素电极、石 墨电极和自焙电极三种，其中自焙电极以其工艺简单、成 本低廉等特性被广泛用于铁合金生产，作者还介绍了其用途、制作、烧结、接长和下放以及事故处理等。硅铁是硅和铁互溶形成的固溶体，是炼钢的主要脱氧剂和合金剂之一，硅铁产量基本上都用于炼钢工业中，冶炼硅铁主要原料有硅石、碳质还原剂、钢屑，其中硅石要求Si()2含量大 于97%，碳质还原剂使用最多的是冶金焦，钢肩是作为硅铁成分的调节剂。在硅铁冶炼原理中作者特别提出几个关键问题，首先是要限制杂质元素的还原，还要尽量将炉中的碳化硅给清除，最后还要特别注意“坩埚”的维护。硅 钙合金脱氧能力强，脱氧产物易于上浮和排出，能改善钢的性能，同时它还是一种有效的增温剂和孕育剂，作者主 要介绍了硅钙合金的冶炼原理与方法，作者还分别介绍了一步法和二步法冶炼硅钙合金，它们主要是碳热法中根据冶炼设备和操作工艺的不同进行区分，作者还简要介绍了硅铝合金、硅钙钡合金、硅钡铝合金等。
锰铁根据其含碳量的不同分为高碳锰铁、中碳锰铁和 低碳锰铁，高碳锰铁冶炼主要有高炉法和电炉法，作者详细介绍了高炉法和电炉法生产高碳锰铁的原理、原料、方 法及工艺，中低碳锰铁主要应用于不锈钢、高锰钢和耐酸钢等合金钢中，既可以作为合金元素添加剂，又可以作为 脱氧剂、脱硫剂，其生产方法主要有电硅热法、摇包法和吹氧法.电硅热法在国内较为成熟，由于该方法没有脱碳的过程，因此，生产低碳锰铁比中碳锰铁的难度更大。锰 硅合金由于其脱氧效果好，在炼钢中被广泛应用，作者通 过对原料的分析、工艺流程的细化和配料的精准计算详细介绍了锰硅合金的冶炼工艺。铬系铁合金的介绍与前述锰系铁合金类似，同样针对高碳铬铁、中低碳铬铁和微碳铬铁的冶炼工艺、原理和方法进行分析。硅铬合金是铬、铁 的硅化物，其冶炼原理同样有一步法和二步法，其操作方法与硅钙合金类似。现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种，作者先介绍硫化镍精矿的火法冶炼和其工艺特点，再介绍红土镍矿的火法冶炼，包括R K F F流程、大江山法 以及高炉冶炼工艺。
钼铁是钼和铁组成的合金，常用作炼钢的合金添加剂，钼铁的生产主要方法有以生产高碳钼铁为主的电炉碳还原
积块法和一生产低碳钼铁为主的炉外金属热还原法两种，前者是将钼精矿或氧化铅、碳质还原剂和石灰造渣材料同
时加人炉内，此过程大多获得高碳钼铁合金，后者实质上
是用硅代替碳作为氧化钼的还原剂，还原反应所放出的热
量足够生产过程使用，不需要引人外部热源，作者还介绍
大肠杆菌培养基
了钼铁冶炼的第一道工序：钼精矿的氧化焙烧.包括焙烧
1.08b
原理与焙烧工艺。钒作为合金剂能大大提高钢的强度，因而也被广泛使用，钒铁是采用还原剂将含钒原料中的氧化钒在高温下还原成金属钒并溶于铁水中而制得的，钒铁的 冶炼分为电硅热法和铝热法，作者详细介绍了两种方法的
原理，不同于其他元素，钒在矿物中含量不高，且不易被还原，直接从矿石生产钒铁非常闲难，因此，钒铁的生产一般先由矿石生产出五氧化二钒，最后再用其冶炼钒铁或其他钒制品。本章详细介绍五氧化二钒的制备，包括钒渣的制备、钒渣的氧化钠盐焙烧、五氧化二钒水解沉淀和五氧化二钒熔化等步骤，最后结束钒铁的生产丁艺。在第十 章中作者补充了钛铁、钨铁、硼铁和稀土铁合金的生产，包括其基本性质，生产方法及原理，所用的原料及工艺。
国家对企业环保要求的提高可以有效减少环境的破坏，同时还能够促进企业不断革新废弃物处理技术，铁合金的生产具有高能耗和高污染的特点，如果管理不善、处理不 当将对当地的生态环境造成巨大的威胁，作者在最后章节首先介绍“4R s”原则•它包括减量化，再利用，资源化和 副产品利用，接着四球机
介绍生命周期分析•它是通过跟踪产品生命周期分析其对环境的影响。不管是高炉铁合金生产还是矿热电炉生产均会产生煤气和烟尘，作者分别介绍了净化除尘工艺和净化收尘工艺；铁合金渣应根据所含的不同材料采取不同的回收方案：铁合金生产的废水同样根据废水的使用场景以及废水含有化学物质的不同采取不同的回收处理方法。
《铁合金冶炼》一书将理论研究与实际生产相结合，分 析了铁合金冶炼新技术和新工艺，同时最后还介绍了详细的环保解决方案，该书研究内容逻辑清晰、原理分析科学准确、工艺介绍内容详实，可作为高等学校冶金工程专业本科教材，也可作为冶金工程专业高职高专教材，还可作 为工程技术人员和研究生的参考书。
(毛志刚/河南省工业学校）
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