[其他]除掉生铁、钢、其它金属以及金属合金中杂质元素的方法

说明书

本发明是关于一种在用吹氧精炼过程中，从生铁、钢、其它金属以及金属合金中除掉化学杂质元素，以及加快湿法冶炼过程的方法。

众所周知，根据现在所使用的定义，含碳量在0～2%范围内的全部合金称为钢。钢例来是由生铁或废钢作原料，分别采用转炉或平炉工艺炼制的，或近来采用的转炉吹氧工艺炼制的。在钢的生产工艺过程中，液态生铁或固态炉料都处于熔融状态。炉料中所含的多余碳元素、杂质、硫、磷以及合金元素则在所说的冶炼过程中被烧掉，或者转入废渣中。

人们还知道，作为酸性或碱性转炉炼钢生产技术的进一步发展，一九五二年推出了通常所说的氧气顶吹转炉炼钢工艺，这种工艺表现出巨大的生产能力并且生产出高质量的产品。与过去已知的那些生产工艺相比，所谓氧气顶吹转炉炼钢工艺的优点在于，为了去掉生铁中的杂质，以超音速向炉中熔化的铁浆吹入高纯度的氧气，从而获得了质量极好、纯度很高的产品。

在实现各种技术发展趋势的体系中提出了若干种氧气顶吹转炉炼钢工艺的改进方案。

在作为氧气顶吹转炉炼钢法进一步发展的各种改进方案中，最著名的有LWS底吹氧气转炉炼钢法、OBM底吹氧转炉炼钢法（Q-BOP底吹氧气转炉炼钢法）、QEK底吹氧转炉炼钢法、氩氧混合侧吹精炼不锈钢法等，以及在八十年代初问世的所谓KORF平炉侧吹氧法。通过采用所说的方法，在炼钢期间，即在浅溶池中精炼（平炉法），可以在渣层下向钢液直接吹入氧气，KORF法记载于西德专利DE-PS2，946，030之中。

尽管如此，上面提到的近代钢生产工艺本身，并不能确保大规模生产具有高纯度，高质量和完美性能的钢。这样高的生产要求只能在采用与极为昂贵的设备相联系的工艺时才能实现，例如与电渣炉、真空电弧炉、等离子炉等真空设备相联系的工艺。

从钢，其它金属和金属合金的生产实践中我们都知道，某些材料的性能依从于相应的晶体结构和晶格结构。我们还知道，某些晶体结构和晶格构件，是通过加入一些合金元素，即通过去掉杂质而形成的。就此而言可以非常明白地看到，我们可以通过加入合金元素的办法或者通过去掉杂质的办法来生产具有某些材料性能的某些产品。

本发明的目的就是消除上述的不足之处，即推出一种大规模生产高纯度冶金产品的方法，该方法比以往所知的方法具有好得多的效果。

本发明的任务是提供一种从生铁、钢、任何其它金属或金属合金中除掉化学杂质，以及加速湿法冶炼过程的方法。

本发明是基于如下的认识提出的，如果化学杂质的数量通过化学反应减少了，如果湿法冶金过程加速了，那么我们为前面已谈过的工艺所确定的任务就可以得到解决。

根据本发明，上面提出的任务是通过控制熔池铁浆中游离氧原子团的数量和铁池铁浆的温度而加以解决的。

由于易于实现，此方法应看作是有用的，借助这个方法，通过加入臭氧而减少游离氧基的数量。

从简化工艺的观点来看，这项实施方案也看作是有用的，采用这个方法，熔池铁浆温度可以通过在其中加入二氧化碳的方法加以控制。

为了提高生产率，对于臭氧化作用来说，建议使用臭氧含量为0.1至1.5体积%的含臭氧的混合气体。

最好用氧和/或空气和/或二氧化碳来制备臭氧。

此外，本发明任务是这样解决的，即在熔化期间开始通入含臭氧的气体混合物。

本发明方法的各种具体方案，将通过具体说明生铁、钢、其它金属和金属合金的生产过程给以详细介绍。

基于许多试验结果和实践经验，通过采用本发明方法，我们得出的结论是，由于使用臭氧气体，诸如碳、硅、磷、硫等杂质元素能够既简易又迅速地从金属熔化物中除掉，就是说，它们被氧化了。

对上述现象的解释是，臭氧（O₃）在金属熔化物中分解为原子氧（初生态氧），结果，它与起有害作用的单个伴生元素反应的速度高于它与带双键的O₂反应速度。

为了制备本发明方法所需的臭氧，有几个方法是已知的。在已知的方法中，最适合于冶金目的的方法是那些基于从氧气和/或二氧化碳制备臭氧的方法。为了从空气中制取臭氧，我们使用了供工业规模使用主要用于净化饮用水的臭氧化发生器，其生产能力为每小时20公斤到30公斤。

本发明方法使用臭氧的储存和输送都必须以特定的方式进行，即要遵照有关当局的法规和要求，按照指定的方法进行。同时也必须考虑当浓度超过16摩尔%时，使用臭氧可能引起的不容忽视的爆炸危险。

过去在冶金工艺中一直禁止使用臭氧，这是由于不容忽视的爆炸危险，反应速度的不均衡性，以及设备和吹臭氧防护装置技术发展的低水平所引起的。