第2章铁合金的生产供应

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1、 第 2 章 铁合金的生产供应 2.1 铁合金生产的主要方法及原料 铁合金的生产方法很多， 其中大部分铁合金产品是采用火法冶金生产的。根据使用的冶炼设备、操作方法和热量来源，主要有以下几种（详见下表） 。 表 2-1 铁合金生产方法的分类 根据设备 根据还原法 根据操作方法 产品 电炉法 碳还原法 埋弧电炉法 高碳锰铁、锰硅合金、硅铁、 工业硅、 硅钙合金、 高碳铬铁、 硅铬合金、高碳镍铁、磷铁 电弧炉法 钨铁、高碳钼铁、高碳钒铁 硅还原 法 金 属 热 还 原 法电弧炉-钢包 冶炼法 中、低碳锰铁，中、低、微碳 铬铁 铝热法 铝还原 法 铝热法（包括 铝硅或硅发热 剂与电炉并 用） 钒铁、铌

2、铁、金属铬、低碳钼 铁、硼铁、硅锆铁、钛铁、钨 铁 其 它 电解法 电解还原法 电解金属锰、电解金属铬 转炉法 氧气吹炼 中、低碳铬铁及中、低锰铁 感应炉法 熔融 钛铁、硅铝钡、硅铝钡钙 真空加热 法 真空固体脱碳 法 微碳铬铁、氮化铬、氮化锰 高炉法 碳还原法 高碳铬铁、高碳锰铁、镜铁 团矿法 氧化物团矿（钼、钒） 、发热型铁合金、氮化铁合金（用真空加 热炉） 熔融还原 法 碳还原法 等离子炉 法 碳还原法 资料来源：铁合金行业协会 2.1.1 按生产设备分类 根据生产设备可分为高炉法、电炉法、炉外法、转炉法及真空电阻炉法。 1、电炉法 电炉法是生产铁合金的主要方法， 其产量约占全部铁合金产

3、量的 80%， 所使用的主体设备为电炉。 电炉主要分为还原电炉 （矿热炉）和精炼炉两种。 图 2-1 铁合金电炉生产法 （l）还原电炉（矿热炉）法。还原电炉法是以碳作还原剂还原矿石生产铁合金的。炉料加入炉内并将电极插埋于炉料中，依靠电弧和电流通过炉料而产生的电阻电弧热， 进行埋弧还原冶炼操作。 熔化的金属和熔渣集聚在炉底并通过出铁口定时出铁出渣，生产过程连续进行。用此方法生产的品种主要有硅铁、硅钙合金、工业硅、高碳锰铁、锰硅合金、高碳铬铁、硅铬合金等。 （2）精炼炉（电弧炉）法。精炼炉法是用硅作还原剂生产铁合金产品，依靠电弧热和硅氧反应热进行冶炼。炉料从炉顶或炉门加入炉内，整个冶炼过程分为引弧

4、、加料、熔化、精炼和出铁等五道工序，生产是间歇进行的。主要生产品种有：中、低碳锰铁，中、低、微碳铬铁及钒铁等。 图 2-2 铁合金生产用矿热炉示意图 2、高炉法 高炉法所使用的主体设备为高炉。 高炉法是最早采用的铁合金生产方法。 高炉法冶炼铁合金和高炉冶炼生铁基本相同。 目前主要是生产高炉高碳锰铁。高炉锰铁生产主要原料为锰矿、焦炭和熔剂以及助燃的空气或富氧。把原料从炉顶装入炉内，高温空气或富氧空气经风口鼓入炉内， 使焦炭燃烧获得高温及还原气体对矿石进行还原反应，熔化了的炉渣、金属积聚在炉底，通过渣口、出铁口定时出渣、出铁。随着炉料的熔化、反应和排出，再不断加入新炉料，生产是连续进行的。 高炉法

5、生产铁合金，具有劳动生产率高、成本低等优点。但鉴于高炉炉缸温度的局限性， 以及高炉冶炼条件下金属被碳充分饱和， 因此高炉法一般只用于生产易还原元素铁合金和低品位铁合金，如高碳锰铁、低硅铁、低锰硅、镍铁及富锰渣等。 图 2-3 铁合金高炉生产法 3、炉外法（金属热法） 炉外法是用硅、铝或铝镁合金作还原剂，依靠还原反应产生的化学热进行冶炼，所使用的主体设备为筒式熔炉。使用的原料有精矿、还原剂、熔剂、发热剂以及钢屑、铁矿石等。生产的主要品种有钼铁、钛铁、硼铁、铌铁、钨铁、高钒铁及金属铬等。 4、氧气转炉法 氧气转炉法使用的主体设备为转炉，按其供氧方式，有顶、底、侧吹和顶底复合吹炼法。使用的原料是液态

6、高碳铁合金、纯氧、冷却剂及造渣材料等。将液态高碳铁合金兑入转炉，高压氧气经氧枪通入炉内吹炼，依靠氧化反应放出的热量脱碳，生产间歇进行。生产的主要品种有中低碳铬铁、中低碳锰铁等。 图 2-4 铁合金氧气转炉生产法 5、真空电阻炉法 生产含碳量极低的微碳铬铁、氮化铬铁、氮化锰铁等产品时采用真空电阻炉法，其主体设备为真空电阻炉。真空炉法的脱碳反应是在真空固态下进行的，冶炼时将压制成形的块料装入炉内，依靠电流通过电极时的电阻热加热，同时真空抽气，生产是间歇进行的。 图 2-5 铁合金真空电阻炉生产法 2.1.2 按热量来源分类 根据热量来源的不同分为碳热法、电热法、电硅热法、金属热法。 1、碳热法。碳

7、热法的冶炼过程的热源主要是焦炭的燃烧热，使用焦炭作还原剂，还原矿石中的氧化物，采用此方法的生产是在高炉中连续进行的。 2、电热法。电热法的冶炼过程的热源主要是电能，使用碳质还原剂还原矿石中的氧化物， 采用连续式的操作工艺并在还原电炉中进行。 3、电硅热法。电硅热法的冶炼过程的热源主要是电能，其余为硅氧化时放出的热量，使用硅（硅铁、中间产品锰硅合金及硅铬合金）作为还原剂还原矿石中的氧化物。生产是在精炼电炉中进行间歇式作业。 4、金属热法。金属热法的冶炼过程的热源主要是由硅、铝等金属还原剂还原精矿中的氧化物时放出的热量， 生产采用间歇式在筒式熔炼炉中进行。 2.1.3 按操作方法和工艺分类 根据生

8、产操作工艺特点不同分为熔剂法、 无溶剂法， 无渣法、有渣法和连续式、间歇式等冶炼方法。 1、熔剂法。熔剂法冶炼铁合金是采用碳质材料、硅或其他金属作还原剂，生产时要加造渣材料调节炉渣成分和性质。如采用碱性渣操作，生产高碳锰铁。 2、无熔剂法。无熔剂法生产铁合金一般多用碳质材料作还原剂，生产时不用加造渣材料调节炉渣成分和性质。如使用优质锰矿，采用酸性渣操作，生产高碳锰铁，同时获得低磷富锰渣。 3、无渣法。无渣法冶炼铁合金是采用碳质还原剂、硅石或再制合金为原料，在还原电炉中连续冶炼的，产品有硅铁、工业硅、硅铬合金等。 4、有渣法。有渣法冶炼铁合金是在还原电炉或精炼电炉中，选用合理的渣型制度和碱度生产

9、铁合金， 其渣铁比受不同品种和相应的原料条件等因素影响。产品有高碳锰铁、锰硅合金、高碳铬铁等。 5、连续式冶炼法。连续式冶炼法，是根据炉口料面的下降情况，不间断地向炉内加料，而炉内熔池积聚的合金和熔渣定期排出。采用埋弧还原冶炼，操作功率几乎是均衡稳定的。 6、间歇式冶炼法。间歇式冶炼法是将炉料集中或分批加入炉内的冶炼过程。一般分为熔化和精炼两个时期，在熔化期电极埋入炉料； 而精炼期电弧是暴露的， 精炼完毕， 排出合金和熔渣，再装入新料继续进行下一炉熔炼。 由于间歇式冶炼法是周期性地进行，因而也称周期冶炼法。鉴于冶炼各个时期的操作工艺特点不同，操作功率也不同。冶炼中、低碳锰铁，中、低、微碳铬铁等

10、采用间歇式冶炼法。 2.2 我国主要铁合金品种的产能及产量 2013 年我国铁合金产量总计 3776 万吨，其中硅铁产量 597万吨，锰铁产量 240 万吨，锰硅产量 1103 万吨，铬铁产量 375万吨。硅铁、锰硅是我国产量最大的两种铁合金。 表 2-2 2008-2013 年我国主要铁合金分品种产量 单位：万吨 项目 2008 2009 2010 2011 2012 2013 硅铁硅铁 495 505 505 546 576 597 其中：含硅 75%的硅铁 495 503 505 546 576 597 含硅 65%的硅铁 0 0 0 0 0 0 含硅 45%的硅铁 0 2 0 0 0

11、0 锰铁锰铁 233 242 258 294 331 240 其中：高炉锰铁 43 35 33 35 30 电炉锰铁 115 131 143 168 213 中低碳锰铁 75 77 81 91 88 锰硅锰硅合金合金 402 794 872 1067 1043 1103 铬铁铬铁 151 182 237 283 309 375 其中：电炉高碳铬铁 128 151 205 238 264 电炉中、低碳铬铁 19 22 24 26 29 电炉微碳铬铁 3 8 8 7 8 转炉中、低碳铬铁 0 0 0 12 8 数据来源：铁合金工业协会，wind 资讯 表 2-3 2008-2012 年我国铁合金产

12、量及产能情况 单位：万吨，% 项目 2008 2009 2010 2011 2012 铁合金产量 1901 2210 2436 2800 3293 铁合金产能铁合金产能 3207 3400 3700 3693 4300* 其中:高炉铁合金 90 101 101 122 电炉铁合金 3117 3299 3599 3542 产能利用率 59.27 64.99 65.82 75.84 76.58 数据来源：铁合金工业协会 *注：产能为估计值 从表中可见，近年来，我国铁合金的产能利用率较低，只有70%左右，电炉铁合金产能占总产能的 95%以上。 近年来，硅铁、锰硅合金在消费中的占比发生了很大变化，以前

13、硅铁作为主要的脱氧剂，所占的比例较高，近年来，由于锰硅合金既可以脱氧，又可增加钢中的锰含量，提高钢的强度，所以锰硅合金用作脱氧剂的用量提高。从以上表中数据也可以看出，近年来，硅铁产量增长率远低于锰硅合金增长率。 2.3 铁合金生产区域分布情况 我国铁合金生产主要集中在广西、 内蒙、 贵州、 湖南、 四川、宁夏等电价相对较便宜的省（区、市） ，2012 年这六个地区的铁合金产量 1763 万吨，约占我国铁合金总产量的 54%。 表 2-4 2012 年我国铁合金分省市分品种产量 单位：万吨 省市 铁合金 硅铁 锰硅 省市 铁合金 硅铁 锰硅 总计 3293 576 1043 广西 385 0 2

14、15 江苏 111 0 0 内蒙古 359 180 60 山东 105 0 0 贵州 310 22 111 辽宁 92 0 8 湖南 305 0 113 陕西 51 21 10 四川 207 12 17 吉林 49 1 23 宁夏 198 109 40 重庆 43 0 9 山西 187 5 21 福建 40 5 13 青海 172 121 0 湖北 38 11 7 云南 163 7 34 河北 25 4 5 甘肃 146 57 47 浙江 18 0 0 河南 120 28 0 新疆 16 1 6 数据来源：铁合金工业协会 表 2-5 2012 年我国铁合金分区域和分品种产量及占比 单位：万吨，

15、% 地区 铁合金 硅铁 锰铁 锰硅合金 铬铁 产量 占比 产量 占比 产量 占比 产量 占比 产量 占比 华北 572.08 18.12 188.90 32.42 68.63 20.06 86.40 11.71 91.00 29.08 东北 151.15 4.79 1.23 0.21 21.64 6.33 30.68 4.16 14.00 4.47 华东 280.89 8.9 4.60 0.79 0.00 0.00 12.70 1.72 14.00 4.47 中南 847.19 26.84 39.00 6.69 127.04 37.14 334.57 45.35 39.97 12.77 西南

16、722.76 22.9 40.50 6.95 105.00 30.69 170.83 23.16 80.00 25.56 西北 582.64 18.46 308.45 52.94 19.78 5.78 102.54 13.90 74.01 23.65 数据来源：铁合金工业协会 图 2-6 2012 年铁合金分区域产量占比 数据来源：铁合金工业协会 图 2-7 2012 年硅铁分区域产量占比 数据来源：铁合金工业协会 图 2-8 2012 年锰铁分区域产量占比 数据来源：铁合金工业协会 图 2-9 2012 年锰硅合金分区域产量占比 数据来源：铁合金工业协会 图 2-10 2012 年铬铁分区域产量占比 数据来源：铁合金工业协会 2.4 铁合