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“铁合金”

铁合金(英文Ferroalloys ),铁与一种或几种元素组成的中间合金,主要用于钢铁冶炼。在钢铁工业中一般还把所有炼钢用的中间合金,不论含铁与否(如硅钙合金),都称为“铁合金”。习惯上还把某些纯金属添加剂及氧化物添加剂也包括在内。

铁合金一般作用

①脱氧剂。在炼钢过程中脱除钢水中的氧,某些铁合金还可脱除钢中的其他杂质如硫、氮等。②合金添加剂。按钢种成分要求,添加合金元素到钢内以改善钢的性能。③孕育剂。在铸铁浇铸前加进铁水中,改善铸件的结晶组织。此外,还用作以金属热还原法生产其他铁合金和有色金属的还原剂;有色合金的合金添加剂;还少量用于化学工业和其他工业。4钢铁,所有的钢都是铁合金的一种,这也使得铁合金是使用最广泛,用量最大的合金,高中课本中还把某些高碳铁以及所有含铁的合金全部成为铁合金。

性质

铁合金的主体元素一般熔点较高,或者它的氧化物难于还原,难于炼出纯金属,若与铁在一起则较易还原冶炼。在钢铁冶炼中使用铁合金,其中含铁非但无害,而因为易熔于钢水反较 有利。因此,炼钢过程中脱氧和添加合金,大多以铁合金的形式加入。铁合金一般很脆,不能作为金属材料使用。

工业炼制

用坩埚冶炼低品位铁合金是1860年左右开始的。后来发展了用高炉炼锰铁和含硅12%以下的硅铁。1890~1910年间在法国开始用电弧炉生产铁合金。穆瓦桑 (H.Moissan)曾用电弧炉对难还原元素进行系统试验,埃鲁(P.L.T.H□roult)应用于工业生产,当时都用焦炭和木炭作还原剂还原有关矿石,产品大多是高碳的。1920年以后,为了满足优质钢和不锈钢发展的需要,开始生产低碳铁合金的新阶段。一方面,在戈尔德施米特 (K.Goldschmidt)1898年提出的铝热法制取金属的工艺基础上,发展出用铝热法冶炼一些不含碳的铁合金和纯金属;另一方面研制出在电炉中氧化含硅合金的脱硅精炼法。由于铝热法生产费用太高,脱硅精炼法得到了较多的应用。直到现在中碳、低碳、微碳铬铁,中碳、低碳锰铁,金属锰大多仍用此法精炼。精炼铬铁的热兑法即把液态的矿石、石灰熔体与硅铬合金,通过热兑混合加速反应,是脱硅精炼法的进一步发展。此外也用电解法生产纯净的合金添加剂(如金属锰),并采用真空脱碳法生产含碳极低的超微碳铬铁。近年还发展出应用纯氧吹炼法精炼铬铁、锰铁的方法。

中国在1940年左右用小型电炉生产硅铁、锰铁。1955年起吉林铁合金厂开始大规模生产。随后在各地建设了一批铁合金厂,并用小型高炉生产锰铁,满足了全国钢铁工业的需要。

品种用途

基本用途

作为炼钢脱氧剂,应用最广泛的是硅锰、锰铁和硅铁。强烈的脱氧剂为铝(铝铁)、硅钙、硅锆等(见钢的脱氧反应)。用作合金添加剂的常用品种有:锰铁、铬铁、硅铁、钨铁、钼铁、钒铁、钛铁、镍铁、铌(钽)铁、稀土铁合金、硼铁、磷铁等。各种铁合金又根据炼钢需要,按合金元素含量或含碳高低规定许多等级,并严格限定杂质含量。含有两种或多种合金元素的铁合金叫做复合铁合金,使用这类铁合金可同时加入脱氧或合金化元素,对炼钢工艺有利,且能较经济合理地综合利用共生矿石资源。常用的有:锰硅、硅钙、硅锆、硅锰铝、硅锰钙和稀土硅铁等。

炼钢用纯金属添加剂有铝、钛、镍和金属硅、金属锰、金属铬等。某些易还原的氧化物如MoO、NiO,也用于代替铁合金。此外,还有氮化铁合金,如经过氮化处理的铬铁、锰铁等,以及混有发热剂的发热铁合金等。

基本种类

硅铁、锰铁、硅锰、铬铁、钨铁、钒铁、镍铁、钼铁、钛铁、稀土镁硅、稀土硅铁、硅钙合金、硅钡合金、硅铝合金、钽铌、磷铁、硼铁等.

国铁合金工业未来发展方向  我国铁合金工业是伴随着钢铁工业发展而成长起来的,解放前只有很少几种铁合金产品试制和少量生产。新中国成立后;随着新建和改造一批铁合金骨干企业,到1979年我国铁合金产量突被百万吨,达116.36万吨,全国铁合金供应紧张的局面得到缓解。

改革开放后,随着日本、韩国和东南亚市场对铁合金产品需求的增长-我国铁合金在满足国内市场需求的同时,开始进入国际市场。上世纪90年代末,由于对外贸易的不断扩大和国内市场需求的不断增多,我国铁合金工业发展步入“快车道”,几个骨干铁合金企业改、扩、建工程陆续完成,民营铁合金企业如雨后春笋迅猛发展,铁合金产能成倍增长。随着苏联解体,我国成为世界铁合金第一生产大国和出口大国,在世界铁合金行业具有举足轻重的地位。

发展概况

品种齐全,基本能够满足我国钢铁工业发展需要。我国铁合金产品品种较为齐全,除少数优级特殊品种产品的生产工艺技术尚不成熟正待研发外,几乎可生产所有脱氧剂、合金剂、孕育剂、粉剂和各类包芯线产品,基本能够满足我国钢铁工业生产需要。

生产量和出口量同步增长。2003年—2007年我国铁合金产量增长迅速,比粗钢年平均增长速度大约快10个百分点,国内铁合金产品供大于求,促使了铁合金产品出口不断增多。从1981年铁合金产品开始出口以后,出口量逐年增多,1994年出口量接近百万吨,1995年~2002年略有起伏,年平均出口124.74万吨,2003年~2007年出口一直在递增,年平均出口226.23万吨。

存在的主要问题

我国的铁合金工业从无到有、从小到大、从弱到强发展至今,取得了丰硕的成果,但与铁合金工业强国仍有较大差距,主要表现在以下4个方面:

生产企业发展不均衡。我国铁合金企业数量众多,布局分散,良莠不齐,25000干伏安以上矿热炉数量仅占全国矿热炉总数的0.81%;生产能力10万吨以上的企业数仅占总数的1.8%,而生产能力1万吨以下企业数占总数的50.1%。这导致我国铁合金行业不能形成良性竞争环境,制约了行业的健康有序发展。

技术进步与创新步伐缓慢。在铁合金工业发展壮大的过程中,我国投资兴建了一批大型铁合金企业,但由于企业负担重、资金不足,无力开展技术创新,发展缓慢;新建的铁合金企业技术力量薄弱,大多未采用先进技术,导致全行业工艺装备水平较低,技术进步和创新步伐缓慢。

高档品种少,能耗、物耗偏高,劳动生产率低。我国铁合金品种基本能够满足国内钢铁工业发展的需要,但纯净产品、氮化产品、炉外精炼产品、复合脱氧剂、多元合金剂、粒化和粉剂产品、包芯线产品等科技含量和附加值高的产品产量较少。

随着国家对行业实施准入制度和逐步落实节能减排政策,铁合金产品综合能耗、物耗有所降低,但产品能耗、物耗较高,二次能源综合利用远远落后于先进国家。

由于我国小型电炉数量较多,工艺简单、设备简陋陈旧,机械化、自动化程度低,人均实物劳动生产率仅为45吨/年左右,而国外同行业人均实物劳动生产率达300吨/年左右。

铁合金产能较大,产业集中度低。在我国铁合金行业发展壮大的过程中,有些地区不顾产业政策和工艺装备水平高低,盲目发展铁合金项目,低水平重复建设严重,导致铁合金生产企业点多面广,布局分散,装备技术水平低。

目前,我国铁合金总产能达到3400万吨/年左右,企业总数达2000家以上,平均每家企业产能仅为1.7万吨左右,产量不足1万吨。据统计,我国产能在10万吨以上的铁合金企业仅有28家,产能在20万吨以上企业仅有8家,产能在50万吨以上企业仅有2家,而产能在1万吨以下的企业多达近1000家,行业产能庞大,产业集中度低。

未来发展方向

未来我国铁合金工业要着力转变发展方式,控制总量规模,淘汰落后产能,提高整体装备水平;优化产业布局和资源配置,提高产业集中度;实施“走出去”战略,增强国际竞争力,实现我国铁合金工业全面可持续发展。

大力淘汰落后产能,严格控制新建项目。目前,我国铁合金生产装备6300干伏安及以下电炉所占比例较大,要通过淘汰落后产能,控制新建项目,整体提高我国铁合金电炉的工艺技术和装备水平。

针对铁合金行业存在严重产能过剩的问题,国家相关部门应从宏观调控和微观治理两方面着手,严格审批铁合金新建项目,控制总量,杜绝低水平重复建设。

合理配置资源、能源,大力发展循环经济。在大力发展铁合金工业循环经济中,要做到以下几点:一是为有效综合利用锰矿、铬矿资源,提高资源、能源利用效率,推行实施锰矿火法富集和脱磷、矿石预热和预还原处理、烧结、球团等粉矿造块工艺技术。二是优化国产贫矿与进口富矿的配比,提高入炉矿石品位,确保锰系、铬系产品能耗指标和主元素回收率达到一定水平。三是对半封闭和全封闭电炉回收的煤气、炉渣和烟尘等进行综合利用和循环利用。四是以上游煤、电产业链为纽带,组建“煤、电、冶”一体化的铁合金企业集团,大力发展循环经济。

发挥区域优势组建大型企业集团,提高产业集中度。要想中国真正成为铁合金生产强国,就必须将企业做大、做强,形成规模化生产和经营,组建一批具有较大生产规模、较高管理水平和高品质产品的新的产业集团。主要应做到以下:

一是要按照市场原则,以现有的大企业集团为基础,加速实施企业的兼并重组,扩大生产规模。二是要鼓励和扶持有实力的大型企业,以资产、资源、品牌和产业链为纽带实施跨国度、跨地区、跨行业的兼并联合,构建上下游通联的新型大企业集团。三是要规范各地高载能工业园区的建设,加强本地区域的企业联合,促进产业向集中化、大型化、基地化方向发展。

近年来,中钢、中信、五矿和川投公司分别整合重组了吉铁、锦铁、湖铁、峨铁,但总体步子小,进展慢。按照钢铁产业振兴的规划,要做强、做大铁合金行业,产业大规模整合重组势在必行。

实施“走出去”战略,加强资源战略保障,提高产业安全。我国既是铁合金生产大国,也是铁合金产品消费大国。2008年,我国铁合金满足了国内5亿吨粗钢生产的需求,支撑了我国钢铁工业的快速发展,同时还有1/6的铁合金产品在严格的出口政策限制下走出了国门。这表明我国铁合金工业无论是生产能力还是供应能力,在国际上具有相当的影响力。因此,在合理开发利用国内铬矿、贫锰矿及其他矿产资源的情况下,我国应鼓励有条件的生产、经贸、矿山企业共同携手,优化资源配置、互惠互利、共同发展。

总之,从世界钢铁工业的发展看,全球化特点越来越突出,循环经济发展模式获得广泛认同,联合重组的形势越来越紧迫。中国铁合金工业应顺应世界钢铁工业发展潮流,着力调整和优化产品结构,发展模式实现从数量向质量的转变,加大做好资源和环境保护工作的力度,努力实现产业发展和资源、环境相协调,走可持续健康发展道路。

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