武汉科技大学 冶金概论.docx

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武汉科技大学冶金概论

冶金概论

武汉科技大学冶金工程系张保平

第一章绪论

冶金工业的地位：

（1）在学科中的地位

地质矿物加工冶炼材料加工销售

（2）在人类发展过程中的地位

石器时代青铜器时代（铜+10%锡或铅）铁器时代工业时代信息化时代

1.1钢铁工业在国民经济中的地位

•钢铁工业是基础材料工业，钢铁工业为其它制造业（如机器及机械制造、交通运输、军工、能源、航空航天等）提供最主要的原材料，也为建筑业及民用品生产提供基础材料。

•一个国家钢铁工业的发展状况间接反映其国民经济发达的程度。

•钢铁产品之所以能成为各制造行业和基础建设的基础材料，是因为它具有以下优越的性能和相对低廉的价格：

☐具有较高的强度和韧性；

☐可通过铸、锻、轧、切削和焊接等多种方式进行加工，以得到任何结构的工部件；

☐废弃的钢铁产品可以循环利用；

☐与其它工业相比，钢铁工业生产规模大、效率高、质量好、成本低，具有强大的竞争优势。

1.1钢铁工业在国民经济中的地位

•

钢和生铁的区别（SteelandIron）

1.2钢铁工业的发展

1.2.1早期的冶铁方法

•海绵铁：

是一种在土坑里用木炭在800~1000℃下还原铁矿石，得到一种含有大量非金属氧化物的海绵状固态块铁。

这种块铁含碳量很低，具有较好的塑性，经锻打成型，制作器具。

•战国时期的“块铁渗碳钢”制造技术，造出了非常坚韧而锋利的宝剑。

西汉晚期的”炒钢”的生铁脱碳技术；东汉水力鼓风技术、北宋时期的木风箱鼓风，并以石炭（煤）为炼铁原、燃料技术，极大地提高了冶铁规模。

•欧洲的块炼铁是公元前1000年前后发明的，但是直到公元十三世纪末，十四世纪初才掌握生铁冶炼技术。

•获得生铁的初期，人们把它当作废品，因为它性脆，不能锻造成器具。

后来发现将生铁与矿石一起放入炉内再进行冶炼，得到性能比生铁好的粗钢（也称熟铁）。

•从此钢铁冶炼就开始形成了一直沿用至今的二步冶炼法：

第一步从矿石中冶炼出生铁；第二步把生铁精炼成钢。

•随着时代的发展，高炉燃料从木炭发展到焦炭，鼓风动力用蒸汽机代替水力（或风力），产量也不断增长。

1.2.2近代钢铁冶炼技术的发展

（1）底吹空气转炉的发明

•1856年英国人贝塞麦（H.Bessemer）发明的底吹酸性空气转炉炼钢法。

由于采用酸性炉衬和酸性渣操作，吹炼过程中不能去除硫、磷，同时为了保证有足够的热量来源要求铁水有较高的含硅量。

故只能用低磷高硅生铁做原料。

•1878年，英国人托马斯（S.G.Thomas）发明了碱性底吹空气转炉炼钢法（即托马斯法），用白云石加少量粘结剂制成炉衬，在吹炼过程中加入石灰造碱性渣，解决了高磷铁水的脱磷问题。

（2）平炉炼钢

•1864年，法国人马丁（Martin）利用德国人西门子（Siemens）的蓄热原理发明了以铁水、废钢为原料的酸性平炉法炼钢。

继托马斯碱性底吹空气转炉炼钢法以后，于1880年出现了第一座碱性平炉炼钢。

•碱性平炉能适用于各种原料条件，生铁和废钢的比例可以在很宽的范围内变化，解决了废钢炼钢的诸多问题，钢的品种质量也大大超过空气转炉，因此碱性平炉一度成为世界上最主要的炼钢方法，其地位保持了半个多世纪。

（3）电弧炉的发明

•1899年，法国人赫劳特（heroult）研制炼钢用三相交流电弧炉获得成功。

•由于钢液成分、温度和炉内气氛容易控制、品种适应性大，这种方法特别适于冶炼高合金钢。

•电弧炉炼钢法一直沿用至今，炉容量不断扩大（目前最大的电弧炉容量已超过400吨），铁水热装和电弧炉用氧技术的应用，使电炉产能不断提高，是当前冶炼碳素钢主要炼钢方法之一。

（4）氧气转炉炼钢

•1948年，德国人罗伯特·杜勒（RobertDurrer）在瑞士成功地进行了氧气顶吹转炉炼钢试验。

1952年在奥地利林茨城（Linz），1953年在多纳维茨城（Donawitz）先后建成了30t氧气顶吹转炉车间并投入生产，所以该法也称LD法。

•在美国一般称作BOF（BasicOxygenFurnace）或BOP（Basicoxygenprocess）。

•目前转炉钢的产量已达到世界总产钢量的80%左右。

氧气转炉炼钢是目前世界上最主要的炼钢方法。

第二次炼钢技术革新是以氧气顶吹转炉代替平炉为标志。

•1978年，法国钢铁研究院（IRSID）在顶吹转炉上进行了底吹惰性气体搅拌的实验并获得成功，并先后在卢森堡、比利时、英国、美国和日本等国进行了实验和半工业性试验。

•由于转炉复合吹炼兼有底吹和顶吹转炉炼钢的优点，促进了金属与渣、气体间的平衡，吹炼过程平稳，渣中氧化铁的鉄含量少，减少了金属和铁合金的消耗，加之改造容易，因此该炼钢方法在各国得到了迅速推广。

（5）直接还原和熔融还原技术

•用直接还原铁做原料的电炉炼钢新工艺，比高炉-转炉传统工艺流程的投资、原料和能源费用均低。

•直接还原铁技术的新发展，为电炉提供了优质原料，弥补了当前废钢数量的不足。

•建设了一批直接还原铁—电炉炼钢新型联合企业。

•直接还原技术有：

☐墨西哥希尔萨（Hylsa）公司和美国米德兰（Midex）公司分别于1957年发明的HYL-I（1980年开发出HYL-III）和1968年发明的Midex法气基竖炉直接还原铁生产技术的诞生为标志。

☐隧道窑（Hoganas法）、回转窑（DRC、SL/RN等）、转底炉（Inmetco、Midrex、Fastmet、Comet、Itmk3等）、流化床（Circoreo、Finmet、Fior等）。

•熔融还原技术的诞生，真正实现了用煤直接冶炼获得铁水。

•工业化生产的熔融还原技术主要有奥钢联（VAI）与德国科尔夫（Korf）工程公司联合开发的用块状铁矿石和非焦原煤为原料生产铁水的Corex熔融还原法和韩国浦项（POSCO）与奥钢联（VAI）联合开发的用粉状铁矿和非焦原煤为原料生产铁水的Finex熔融还原法。

•2007年11月24日在我国宝钢集团浦钢公司罗泾工程基地投产的C-3000型Corex熔融还原炉，设计年生产铁水150万吨。

1.2.3我国钢铁工业的发展

1.3钢铁生产基本流程：

•高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有：

铁矿石（包括烧结矿、球团矿和块矿）、焦炭和少量熔剂（石灰石），产品为：

铁水、高炉煤气和高炉渣。

•铁水送炼钢厂炼钢；高炉煤气主要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用；高炉渣经水淬后送水泥厂生产水泥。

•炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢流程和电弧炉炼钢流程。

通常将“高炉-铁水预处理-转炉-精炼-连铸”称为长流程，而将“废钢—电弧炉—精炼—连铸”称为短流程。

•短流程与长流程区别：

☐短流程无需庞杂的铁前系统和高炉炼铁，因而，工艺简单、投资低、建设周期短。

☐但短流程生产规模相对较小，生产品种范围相对较窄，生产成本相对较高。

☐同时受废钢和直接还原铁供应的限制，目前，大多数短流程钢铁生产企业也开始建高炉和相应的铁前系统，电弧炉采用废钢+铁水热装技术吹氧熔炼钢水，降低了电耗，提高了钢水品质，扩大了品种，降低了生产成本。

•炼钢厂的最终产品是连铸坯。

按照形状，连铸坯分为方坯、板坯和圆坯。

•在轧钢厂，方坯分别被棒材、线材和型材轧机轧制成棒材、线材和型材；板坯被轧制成中厚板和薄板；圆坯被穿孔、轧制成无缝钢管。

1.3.2铁前系统

•对钢铁联合企业来说，铁前系统主要包括烧结厂和焦化厂。

（1）烧结厂

•烧结厂的主要任务是将粉状铁矿石（包括富粉矿、精矿粉等）和钢铁厂二次含铁粉尘，通过烧结机的烧结过程，加工成粒度符合高炉要求的人造富块矿—烧结矿。

•在烧结混合料中，通过调整加入的熔剂（如消石灰、石灰石、白云石、蛇纹石等）和燃料（焦粉、无烟煤粉）的数量，通过烧结可以控制烧结矿的化学成分（如碱度、MgO、FeO等）和冶金性能（如强度、还原性能和低温还原粉化性能等）。

•通过烧结还能去除烧结原料中80%以上的硫。

（2）焦化厂

•焦炭是高炉炼铁不可缺少的燃料和还原剂。

•焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦、熄焦及煤气和化工产品回收处理等工序。

•用于炼焦的煤主要有气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等。

•炼焦的副产品是高热值的焦炉煤气及作为化工原料的焦油、粗苯等。

•每生产1t焦炭，可产生焦炉煤气390~460m3，煤焦油20~40kg，氨2.0~3.5kg，粗苯6~13kg。

1.3.3高炉炼铁

•高炉的主要任务是用铁矿石和焦炭冶炼出合格的铁水供转炉炼钢，同时产生大量高炉煤气供炼铁厂热风炉、烧结厂、炼钢厂、轧钢厂使用。

•高炉炼铁系统是个庞大的系统集成，围绕高炉本体，有原料供料系统、炉顶装料系统、鼓风送风系统、煤气除尘系统、喷煤系统和渣铁处理系统同时协同工作。

•高炉炼铁是个连续的生产过程，高温鼓风不间断地从高炉炉缸的风口吹入高炉，焦炭和煤粉在风口燃烧产生还原煤气和热量，同时腾出空间使上部炉料连续下降。

•炉料通过炉顶装料设备按批次定时加入高炉。

煤气从炉顶排出，经除尘系统除去灰尘并减压后供热风炉燃烧，多余地煤气经加压后储存在煤气柜中，供其它厂使用。

•高温煤气从风口向炉顶上升过程中将铁矿石中的氧化铁逐渐还原成金属铁，炉料向下运动过程中吸收煤气携带的热量，温度不断升高，当温度达到1200~1400℃时铁矿石开始软化、熔融，直至熔化滴落，最终流入炉缸。

•当炉缸内铁水和炉渣积存到一定数量时，打开铁口将铁水和炉渣放出。

•铁水和炉渣经过主铁沟撇渣器进行渣铁分离，渣子经渣沟流向水渣冲制箱，铁水经过摆动溜嘴装入铁水罐或鱼雷式混铁车内，然后通过铁路运输送往炼钢厂炼钢。

1.3.4炼钢厂

•炼钢厂的主要任务是将铁水脱硫、脱磷、脱碳和脱氧合金化，然后将钢水浇铸成钢坯。

•整个炼钢生产通常包括铁水预处理、转炉吹炼（脱磷和脱碳）、精炼（脱硫、脱氧和合金化）和连铸几个工序。

（1）铁水预处理

•铁水预脱硫的任务就是将铁水进转炉前的硫含量降低到0.005~0.010%，以减轻炼钢脱硫负担。

（2）转炉吹炼

•

转炉示意图和吹炼过程如图：

（3）精炼

•精炼的基本任务是进一步脱硫、脱氧、脱气、去夹杂、合金化和温度调整。

•根据生产品种的不同，各厂的精炼设备不尽相同。

如LF、VD、RH、CAS等。

（4）连铸机

•连铸机的任务是将钢水浇铸成一定断面的连铸坯。

•根据最终轧钢产品的不同要求，连铸机分为板坯连铸机、方坯连铸机（包括大方坯和小方坯）、圆坯连铸机和异形坯连铸机。

1.3.5轧钢厂

•轧钢厂是钢铁联合企业生产最终产品—钢材的加工厂。

•轧钢是利用旋转的轧辊与钢坯间的接触摩擦将金属咬入轧辊缝隙间，同时在轧辊的压力作用下使金属发生塑性变形的过程。

•按产品型式有棒线材、型材、板材（包括中厚板、热轧薄板、冷轧薄板、镀层板和涂层板）、钢管等。

第二章铁矿粉造块

2.1铁矿石的种类

2.1铁矿石的种类

•自然界中存在的铁矿石，按矿物组成大致可分为：

磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。

（1）磁铁矿

•主要含铁矿物为Fe3O4，化学式也可写成Fe2O3∙FeO，理论含铁量72.4%。

•一般当TFe/FeO＜3.5时称为磁铁矿，当TFe/FeO＞7.0时称为假象赤铁矿，界于两者之间称为半假象赤铁矿。

2.1铁矿石的种类

•磁铁矿比较致密，外观和条痕（粉末的颜色）均为铁黑色。

（2）赤铁矿

•主要矿物为Fe2O3，理论含铁量70%。

•这种矿石在自然界中常形成巨大的矿床，其贮藏量和开采量都占首位，是一种比较优良的炼铁原料。

•赤铁矿有原生的（称原生赤铁矿），也有再生的（称假象赤铁矿）。

•具有金属光泽的结晶态片状赤铁矿称镜铁矿。

•结晶态的赤铁矿呈铁黑色或钢灰色，非结晶态赤铁矿呈红色或暗红色，但无论是哪种形态的赤铁矿，其条痕均为砖红色。

（3）褐铁矿

•褐铁矿是含结晶水的氧化铁矿，其化学式为nFe2O3·mH2O，但绝大部分含铁矿物是以2Fe2O3·3H2O形式存在。

•褐铁矿理论含铁量随矿物中结晶水含量的不同变化在55~66%。

褐铁矿呈浅褐色，也有呈深褐色或黑色，条痕为褐色。

（4）菱铁矿

•菱铁矿为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论含铁量48.3%，受热分解析出CO2，自然界中有工业开采价值的菱铁矿很少。

•铁矿石可分为富矿（实际含铁品位大于理论品位的70%时）和贫矿（实际含铁品位低于理论品位的70%时）。

•在生产中通常把粒度为10~45mm的富矿称为块矿，块矿可以直接加入高炉炼铁；把粒度小于8~10mm的富矿粉称为粉矿。

•贫矿因其品位低，脉石（主要是SiO2、Al2O3等）含量高，必须经过选矿（磁选或浮选）以提高其品位。

选矿后的产品称为精矿。

精矿的粒度很细，一般-0.074mm达到50~90%

•目前大中型高炉炼铁生产使用的含铁物料主要是品位高于55%的块状铁矿石（烧结矿、球团矿和富块矿）。

•烧结矿是将不能直接加入高炉冶炼的粉矿、精矿、二次含铁粉尘与石灰石、白云石等熔剂和燃料（焦粉、无烟煤粉）混合均匀后经烧结机烧结，得到具有一定粒度组成的人造富矿。

•球团矿是由铁精矿粉加粘结剂（膨润土或消石灰）经混匀、造球、干燥和焙烧固结后得到的粒度均匀（9~16mm）的球形人造富矿。

2.2铁矿石烧结生产

2.2.1烧结矿生产使用的原材料

•含铁物料、熔剂和燃料。

☐烧结生产使用的含铁物料包括：

精矿粉匀矿、粉矿和破碎粉、钢铁厂二次含铁原料。

☐熔剂有：

消石灰、石灰石粉、白云石粉、蛇纹石粉等。

☐燃料：

焦粉和无烟煤粉。

2.2.2烧结矿种类

•非熔剂性烧结矿（酸性烧结矿、低碱度烧结矿）：

烧结配料中不加熔剂或只加少量熔剂，烧结矿的碱度R＜0.5。

•自熔性烧结矿：

烧结混合料中添加较多数量的熔剂，使烧结矿碱度控制在R=1.0～1.3。

•高碱度烧结矿：

烧结混合料中加入过量熔剂，使烧结矿碱度远高于正常高炉渣碱度。

高碱度烧结矿的碱度（R）通常为1.6～2.5。

•目前，大、中型高炉炼铁生产基本上都使用:

☐高碱度烧结矿+酸性球团矿+块矿

☐高碱度烧结矿+酸性球团矿的炉料结构。

2.2.3烧结机结构

•烧结矿生产有鼓风烧结和抽风烧结两种方法。

•烧结机的大小（或生产能力）可用烧结机的有效烧结面积表示，如90m2、130m2、290m2和450m2等。

2.2.4烧结生产工艺流程

2.2.4烧结生产工艺流程

☐配料与混料

混料作业分一次混料和二次混料，一次混料主要起均匀成分作用，二次混料主要作用是制粒和提高料温。

☐布料。

布料器安装在烧结机头部，在布料器前面是铺底料机。

台车上料层厚度可达到500~800mm。

☐点火与烧结。

点火器内煤气燃烧产生的高温将上部料层中的燃料点燃，并产生热量。

在台车下风箱抽风产生的负压作用下，热量向下传递，使下部料层逐渐升温、燃烧。

☐从烧结料层横截面看，可以把整个烧结料层从上向下分为烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层和湿料层。

☐最高温度在燃烧层中部，可达到1250~1350℃，高温持续时间约1~1.5min。

在燃烧层内，燃料颗粒燃烧产生的高温使周围物料熔融，形成液相。

由于液相的浸润作用，将周围未熔化的矿粒粘结起来。

在冷却时液相中的矿物结晶，或形成玻璃质（冷却速度较快时），而将全部烧结料结合成块。

•燃烧反应：

C+O2，烧结废气中以CO2为主，存在少量CO，还有一些自由氧和氮。

2C+O2=2CO；C+O2=CO2

•分解反应：

结晶水的分解：

褐铁矿（mFe2O3·nH2O）

高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）

熔剂分解：

CaCO3=CaO+CO2（750℃以上）MgCO3=MgO+CO2（720℃）

•还原与再氧化反应：

Fe、Mn等

靠近燃料颗粒处：

3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2;Fe3O4+CO=3FeO+CO2;

远离燃料颗粒处：

2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3;3FeO+1/2O2=Fe3O4.

•气化反应：

脱硫85％～95％。

FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2

2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2

☐整粒。

Ø从烧结机上卸下的热烧结矿经环式冷却机冷却后需要进行破碎和筛分分级，这一工序称为整粒。

Ø通过整粒，将烧结矿按粒度分成25~40mm、12~25mm和5~12mm三级送高炉矿槽。

2.2.5烧结矿质量

•烧结矿质量评价一般包括化学成分、筛分指数和粒度组成、转鼓指数、还原性、低温还原粉化指数和熔滴性能。

•烧结矿化学成分

烧结矿化学成分主要包括：

TFe、FeO、CaO、SiO2、MgO、Al2O3、K2O、Na2O、S、P和R（=CaO/SiO2）等。

目前，高炉使用的高碱度烧结矿的碱度R＞1.6，TFe≥55%。

•筛分指数和粒度组成

☐筛分指数是测定烧结矿中粒度-6.3mm部分的粉末数量占烧结矿总量的百分比，代表烧结矿粉末量的多少，因此也称粉末率。

☐粒度组成是测定烧结矿各粒级数量，可以看出烧结矿的颗粒均匀程度和粒度主要分布范围，用800×500×100mm方孔筛测定。

☐摇筛方型筛孔尺寸分别为40mm、25mm、16mm、10mm、6.3mm。

•转鼓指数和抗磨指数。

转鼓指数是评价烧结矿耐冲击和耐磨性能的重要指标。

•还原性。

烧结矿还原性是测定铁矿石中氧化铁被CO还原能力的量度。

•低温还原粉化指数是评价铁矿石冶金性能优劣的重要性指标.

•铁矿石软熔—滴落性能。

铁矿石软熔—滴落性能用来模拟高炉内软熔带的形成与铁矿石性能之间的关系。

2.3球团矿生产

•高炉炼铁使用的球团矿是TFe＞60%、粒度均匀（9~15mm）、抗压强度高（150~200kg）、还原性好的氧化球团。

•氧化球团的生产方法主要有竖炉工艺、链篦机—回转窑工艺和带式焙烧工艺。

•目前，我国主要采用竖炉和链篦机—回转窑生产氧化球团矿。

2.3.1竖炉球团生产工艺

（1）配料与混料

•使用的主要原材料是磁铁精矿粉，用膨润土或消石灰做粘结剂。

•膨润土的主要矿物是蒙脱石（SiO266.7%,Al2O328.3%,H2O5%），具有良好的膨胀吸水和粘结能力，能提高精矿粉的成球能力，提高生球落下强度和爆裂温度。

•作为粘结剂的膨润土加入量一般为0.8~2.5%。

•精矿粉与粘结剂的混匀在圆筒混料机内完成。

•由于精矿粉水分含量高于造球需要的最佳水分含量（8~10%），需要在混料工序用煤气燃烧的高温废气对过湿精矿粉进行适度脱水。

（2）造球

•造球作业用如图所示的圆盘造球机完成。

•混合料用皮带机连续送入造球盘后通过滚动形成母球，并逐渐长大形成生球。

（3）焙烧固结

•球团焙烧在竖炉中完成。

•球团竖炉的大小用矩形炉口的面积表示，如8m2、10m2、16m2等。

•

一座10m2竖炉的年产量可达到50万吨。

•竖炉内气流如图所示。

•生球用布料器从炉口布料，经烘床干燥，进入氧化带、高温焙烧固结带和冷却带完成球团矿的焙烧固结过程。

•干燥带主要完成生球水分的蒸发和干燥。

竖炉炉口废气温度达到400~650℃，生球内部水分快速蒸发并向外迁移。

•氧化带温度950℃~1100℃。

在这一区域Fe3O4氧化成Fe2O3，保持足够氧化时间,使整个球团充分氧化。

•焙烧固结带温度1150~1300℃。

由Fe3O4氧化而来的新生态Fe2O3晶体发生再结晶长大,形成强大的晶桥，球团强度迅速提高。

•球团经高温焙烧固结后进入冷却带，被下部鼓入的冷风冷却。

2.3.2链篦机-回转窑球团矿生产工艺

•链篦机—回转窑法对原料的适应性比竖炉法更强。

它不但适应于磁铁矿，在一定程度上还能适用于赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。

•由于球团的干燥和预热是在链篦机上进行的，布料平整，料层静止，在正确的热工制度下，不会产生球团的粉碎；球团的焙烧阶段是在窑内进行，窑内温度可以达到焙烧所要求的温度，使球团得到充分固结；

•同时，由于球团得到均衡的翻滚，保证了球团焙烧的最终质量要求，而且总体质量也很均匀。

第四章铁水预处理

4.1铁水预处理的基本概念

•铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前，为脱硫、脱硅、脱磷而进行的处理过程。

•除上述普通铁水预处理外，还有特殊铁水预处理，如脱铬、脱锰以及针对铁水含有特殊元素提纯精炼或资源综合利用而进行的提钒、提铌、提钨、提铬等预处理过程。

•实际生产过程中，铁水预处理分为深脱和浅脱。

4.2.1铁水预脱硫的冶金原理

4.2.1.1铁水脱硫剂的种类

•铁水脱硫剂的种类很多，在实际生产中，用作铁水脱硫剂的主要是Ca、Mg、Na等元素的单质或化合物。

•常用的脱硫剂主要有：

☐Ca系脱硫剂，包括电石粉（CaC2）、石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）等；

☐Mg系脱硫剂，包括金属Mg粉、镁焦、镁合金等；

☐Na系脱硫剂，主要是苏打粉（Na2CO3）。

•CaC2脱硫的反应式如下：

CaC2（s）＋[S]=CaS（s）＋2[C]

•石灰脱硫反应式：

☐铁水硅含量高（>0.05%）时，反应式为：

2CaO（s）+[S]＋l/2[Si]=CaS（s）＋1/2（Ca2SiO4）（s）

☐硅含量低时，反应式为：

CaO（s）＋[S]＋[C]=（CaS）（s）＋CO（g）

•铁水中加入苏打灰后，与铁水中的硫发生以下3个化学反应：

Na2CO3（l）＋[S]+2[C]=Na2S（l）+3{CO}

Na2CO3（l）＋[S]+[Si]=Na2S（l）+SiO2（s）+3{CO}

Na2O+[S]=Na2S（l）+[O]

•镁通过喷枪喷入铁水后，在高温下发生液化、气化并溶于铁水：

Mg（S）→Mg（l）→{Mg}→[Mg]

•在高温下，镁和硫有很强的亲和力，溶入铁水中的[Mg]和{Mg}都能与铁水中的[S]迅速反应生成固态的MgS，上浮进入渣中。

镁与硫的相互反应存在两种情况：

•第一种情况：

{Mg}+[S]=MgS（s）

•第二种情况：

{{Mg}→[Mg]

[Mg]+[S]=MgS（S）

4.2.2铁水脱磷的冶金原理

4.2.2.1铁水脱磷的基本冶金条件

•铁水在氧化性渣下的脱磷反应式表示如下：

2[P]＋5（FeO）＋4（CaO）＝（4CaO·P2O5）+5Fe

•由此可得出脱磷反应的热力学基本条件：

•

（1）铁水中氧含量要高。

铁水脱磷需要提供氧，实际生产中经常采用加入铁氧化物或辅助吹氧的方式来提供氧。

铁氧化物是脱磷剂的主要组成，主要有铁矿、烧结矿、氧化铁皮，转炉烟尘以及转炉炉渣，一般（FeO）≮20％。

•

（2）渣中起固定脱磷产物的碱性氧化物含量要高。

（碱度R＝2～3），脱磷的初级产物（3FeO·P2O5）不稳定，通过加入碱性氧化物，让磷在高碱度炉渣中形成稳定的4CaO·P2O5或3Na2O·P2O5。

4.2.2.1铁水脱磷的基本冶金条件

•（3）铁水温度要低。

铁水氧化脱磷