純氧氣在冶金工業(yè)的應(yīng)用

（1）鋼鐵冶煉

①轉(zhuǎn)爐煉鋼

轉(zhuǎn)爐用來冶煉普通碳素鋼。1952年由奧地利林茨鋼廠與多納維茨鋼廠提出的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，即LD法煉鋼。這種煉鋼方法可以大幅度縮短煉鋼時間，提高鋼產(chǎn)量，因而被世界各國普遍采用。我國已于2000年實(shí)現(xiàn)以LD法完全取代平爐煉鋼。LD法吹氧使用鐵水中的碳、硅、錳、磷等元素氧化時生成的熱來煉鋼。其煉鋼時間縮短了1/7，鋼液均勺性好，含雜質(zhì)少，而且可以減少脫氧劑錳、鋁合金的消耗。轉(zhuǎn)爐間斷吹氧，一般一爐鋼吹氧20min左右。氧槍的出口氧氣壓力為0.8~1.2MPa，氧氣速度為180~200m³min。氧氣純度≥99.2%O₂，耗氧量為50~60m³/t鋼。

②電爐煉鋼

電爐生產(chǎn)不銹鋼、硅鋼、軸承鋼、工具鋼等精密合金鋼。電爐是在通電后，使電極與爐料直接起弧發(fā)熱進(jìn)行冶煉的。爐溫可過2000℃。電爐吹氧可以加速爐料的熔化，縮短冶煉時間，提高產(chǎn)量，節(jié)電，煉鋼吹氧1m³節(jié)電5~10kW·h。并能使雜質(zhì)氧化，提高鋼的質(zhì)量。電爐吹氧壓力為0.03~0.9MPa，噸鋼吹氧量依照冶煉的鋼種不同而不同。如：冶煉碳素結(jié)構(gòu)鋼，噸鋼耗氧25-50m³,而高合金鋼噸鋼耗氧25~35m³。

③煉鐵用氧

高爐富氧煉鐵和粉煤富氧噴吹能夠顯著地減低焦比，提高產(chǎn)量。一般采用富氧濃度24%~28%O₂。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高爐鼓風(fēng)中氧濃度每提高1%，鐵產(chǎn)量增加4%-6%，焦比降低5%-6%。噸鐵耗氧120~200m³。

目前采用熔融還原煉鐵新工藝將逐漸代替燒結(jié)、焦化高爐煉鐵工藝。在Corex法煉鐵工藝中用氧量很大，噸鐵耗

據(jù)報(bào)道，國外鋼鐵廠不考慮煉鐵大量富氧的情況下，每產(chǎn)百萬噸鋼將配置1×10⁴m3³/h的制氧能力。我國2004年鋼產(chǎn)量約為2.3×10⁸t，年耗氧量為（115~140）×10⁴m³。

（2）有色冶煉

①干法冶煉

銅、鉛、鋅、鎳、鈷、銻、汞等有色金屬礦，大都以硫化物存在于自然界。

式中 Me——有色金屬

有色金屬的冶煉過程主要依靠氧化放熱反應(yīng)。一般有色金屬硫化礦含硫20%-35%，硫本身就是一種低發(fā)熱值的燃料。據(jù)計(jì)算，1kg硫相當(dāng)于0.32kg標(biāo)準(zhǔn)煤。

在有色金屬冶煉過程中吹氧可以顯著地強(qiáng)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)量，降低能耗，同時增加煙氣中SO₂的濃度以便回收制取硫酸，并減少對大氣的污染。據(jù)報(bào)道，諾蘭達(dá)煉銅法熔煉銅，原生產(chǎn)能力為8.7t/(㎡·d)。用含氧30.5%的富氧鼓風(fēng)，生產(chǎn)能力提高到15t(㎡·d)，提高了67%。能耗下降了72.7%。煙氣中的SO₂含量由7%上升到10%，全部回收制取硫酸。

銅的冶煉不同，采用富氧后的節(jié)能效果也不同。鼓風(fēng)爐反射爐屬于靜態(tài)熔煉，富氧后節(jié)能17%-28.8%，動態(tài)冶煉（如諾蘭達(dá)法、閃速爐等），因爐內(nèi)傳熱及傳質(zhì)效果好，甚至自熱熔煉，節(jié)能72.7%-100%。采用95%的氧氣懸浮煉銅礦，產(chǎn)品為冰銅，單位耗氧400m³/t。吹氧煉廢鋁采用氧-油燃燒器，熔化速度提高80%~100%，每噸鋁耗量約8m³，爐溫上升50~100℃，熔煉損失減少20%。據(jù)統(tǒng)計(jì)1t有色金屬耗氧為300~2000m³。

②濕法冶煉

濕法冶煉是將有色金屬硫化物的礦漿液中通入氧，使其硫化物氧化成為氧化物后，再浸出有色金屬。硫化物的氧化速度與氧的分壓成正比。有色金屬的浸出速度的控制因素是氧在溶液中的溶解度。

 

相關(guān)鏈接：高純氧氣