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海绵铁（以赤铁矿为原料制得的金属铁）

次浏览 | 更新时间：2023-05-22

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海绵铁

本词条是多义词，共2个义项

以赤铁矿为原料制得的金属铁

海绵铁，采用优质矿石，利用氧化还原反应原理，通过滤式除淀方式进行排除，对管道、锅炉和循环水溶解氧腐蚀经水处理后水溶解氧含量可将到0.05mg/L以下。

基本信息

中文名	海绵铁
外文名	sponge iron
应用学科	冶金术语
优点	反洗频率低，抗压强度高等
主要应用	用于电炉，高炉和转炉
别名	直接还原铁

收起

简介

海绵铁又称直接还原铁，它是以赤铁矿为原料，经高温下一氧化碳还原而制得的金属铁。还原反应如下：

还原反应是在大型回转窑中或专门还原设备中进行的。所得产品海绵铁为粒状松散的金属铁，对管道、锅炉和氧循环水溶解腐蚀经水处理后水溶解氧含量可降到0.05mg/L以下。在回转窑、竖炉或其他反应器内，用煤、焦炭，天然气或氢气，使铁矿石或铁精矿球团在低于物料熔化温度的条件下进行低温还原，变成多孔状的产物。其中被还原出来的铁呈细小的铁核，形如海绵，故称。海绵铁经冷却、破碎、磁选，可除去脉石或其他杂质(金属铁占全铁90%以上者，可直接用于炼钢；90%以下的，用于高炉或电炉炼铁)。

海绵铁

理化指标

海绵铁(主要是氧化铁)是在回转炉、竖炉或其他形式的反应器内，由铁矿石(或氧化铁球团)低温还原所得的低碳多孔状产物。经粉碎、磁选、压制成块，作为冶炼的金属炉料。

这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，故名海绵铁。海锦铁中能氧化发热的元素如硅、碳、锰的含量很少。不能用于转炉炼钢，但适用于电弧炉炼钢

它的主要质量指标是：

(1)二氧化硅(SiO2)含量，一般要求低于2.5%；

(2)金属化率，即含金属铁占全铁的百分比，一般为92%左右；

(3)含碳量，一般为0.5~2.0%。

海绵铁比较纯净，在电弧炉炼钢炉料中增加它的配比，可起净化作用，改善钢的质量。此外，如用于连续进料的方法，可缩短冶炼周期，提高产量。但大部分或全部使用海绵铁炼钢，熔渣较多，且能耗也较大。

主要用途

用于电炉

海绵铁主要用于电炉炼钢，代替废钢或者与废钢搭配使用，以改善炉料。与电炉使用废钢冶炼相比较，使用海绵铁的优点是：

(1)海绵铁的化学成分稳定，有利于控制钢的质量；

(2)海绵铁含杂质元素少(特别是P、S、N)，与质量较差的废钢搭配使用，可以冶炼使用优质废钢才能冶炼的钢种，有利于提高钢的质量和扩大钢材品种；

(3)冶炼海绵铁时，熔化期与精炼期交织在一起，可缩短冶炼时间，提高生产率；

(4)海绵铁形状为球形或块状，可以连续加料、连续热装，从而降低电极消耗，延长炉顶、炉衬寿命，降低炉子的热损失，提高生产率，这些都有助于降低生产成本；

(5)冶炼时供电平稳，噪声小；

(6)海绵铁易于处理和运输。

此外，当废钢价格高时，特别是依靠进口废钢的地区，使用价格便宜的海绵铁，可以降低原料费用，而且不受进口的限制。

因此，从经济、钢的质量和生产率考虑，使用海绵铁比用废钢优越。

海绵铁

用于高炉

海绵铁可作为高炉炉料的一部分，曾在大小不同的高炉做过试验。结果表明，高炉炉料金属化率每提高10%(有一定限度)，铁水产量可提高7%，焦比降低7%。海绵铁占高炉炉料的比例则取决于高炉的操作条件。

用于转炉

转炉炼钢可使用海绵铁作为冷却剂，不需要改变转炉的正常冶炼制度，而且可以降低钢中的P、S、Cu、N等元素的含量，有利于提高钢的质量

其他用途

海绵铁还可以作为粉末冶金的原料，甚至直接轧制成材。8．2直接还原铁的储存、运输和应用&2．1直接还原铁储存和运输。

制成方法

（1）铁磷还原法：轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中，其表面氧化层自行脱落而产生的。还原海绵铁除氧剂可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料，因为沸腾钢氧化铁磷中的TFe、C、S、P化学成分含量，能满足还原海绵铁生产的技术要求，在还原海绵铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。

（2）铁精矿粉还原法：磁铁矿的主要成分是Fe3O4经采用湿式球磨、湿式磁选、联合选矿工艺后产出的普通精矿粉，是生产还原海绵铁的优选原料

（3）直接还原铁：通过精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形式的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。

除氧原理

海绵铁滤料，常温过滤式除氧化学除氧，采用优质矿粉(活性海绵铁)，海绵铁主要成分是铁，其疏松多孔的内部结构，提供的比表面积是普通铁屑的5-10倍，可使水中的氧与铁发生迅速彻底的氧化反应，通过滤式除淀方式进行排除，对管道、锅炉很循环水溶解氧腐蚀经处理后水溶解氧含量可达到0.05mg/L以下。

海绵铁工作条件：

1.可在常温下除氧无需加热

2.可随时供水无需除氧水箱无需准备时间

3.除氧效果稳定可靠出水符合低压锅水质标准

4.安装方便无需高位安装

指标

名称	指标	名称	指标
活性铁	≥98%	容重	2.2g/cm3
抗压强度	1500N/T	比表面积	85g/cm3
抗腐指数	≤3.4	SiO2+AL2O3	≤5.5
S	≤0.03%	Cu	≤0.002%
Sn	≤0.002%	Bi	≤0.002%

生产工艺

生产海绵铁的方法很多，主要有4种。即：回窑法、竖炉法、竖罐法、带式机法。

以下以回转窑法为例来说明其生产工艺。回转窑法(也称“SL/RN”法)用固体燃料作还原剂，以回转窑作为反应器，还原剂和球团矿(生铁或氧化焙烧固结后的球团矿)同时进入回转窑还原焙烧。一般金属化程度可达90%以上，粒度为5～15mm的海绵铁，通常作为炼钢原料。

这种方法的流程是：如果含铁原料采用块矿或氧化性球团矿则含铁原料、还原剂和其他原料，可以直接进入回转窑，在窑中先进行干燥和预热，然后再进行还原。如果含铁原料为粉矿或精矿则需采用干磨或湿磨，经造球后，将生球加至链蓖机上干燥和预热，然后再加入到较短的回转窑中进行还原焙烧。

回转窑的工作原理是：固体碳和矿粒(球团)组成的原料在倾斜炉体的回转窑内运动连续向前推进，在运动中炉料被以逆流或顺流方法燃烧生成的煤气预热(<800℃区域)和还原(900～1000℃区域)，最后得到产品——固态海绵铁。

SL/RN回转窑法可以处理多种不同的含铁原料(如贫铁矿、钒钛磁铁矿以及钢铁厂的粉尘等)。也可以使用多种类型的能源特别是能够使用储存丰富但高炉却不能使用的非炼焦煤，煤的价格低于天然气和石油，因而能源成本也低。所以此方法具有广阔的发展前景。还原煤的选择很重要，应选择灰分低(<20%)、含S量低(<1%)、反应性好、固定碳较高、挥发分适量、煤灰软熔性好的煤种作还原剂。

但是该方法的设备庞大，投资费用高，试运转时间长，生产率比气体还原低，而能耗却较高。

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