纯氧气在冶金工业的应用

（1）钢铁冶炼

①转炉炼钢

转炉用来冶炼普通碳素钢。1952年由奥地利林茨钢厂与多纳维茨钢厂提出的氧气顶吹转炉炼钢，即LD法炼钢。这种炼钢方法可以大幅度缩短炼钢时间，提高钢产量，因而被世界各国普遍采用。我国已于2000年实现以LD法完全取代平炉炼钢。LD法吹氧使用铁水中的碳、硅、锰、磷等元素氧化时生成的热来炼钢。其炼钢时间缩短了1/7，钢液均勺性好，含杂质少，而且可以减少脱氧剂锰、铝合金的消耗。转炉间断吹氧，一般一炉钢吹氧20min左右。氧枪的出口氧气压力为0.8~1.2MPa，氧气速度为180~200m³min。氧气纯度≥99.2%O₂，耗氧量为50~60m³/t钢。

②电炉炼钢

电炉生产不锈钢、硅钢、轴承钢、工具钢等精密合金钢。电炉是在通电后，使电极与炉料直接起弧发热进行冶炼的。炉温可过2000℃。电炉吹氧可以加速炉料的熔化，缩短冶炼时间，提高产量，节电，炼钢吹氧1m³节电5~10kW·h。并能使杂质氧化，提高钢的质量。电炉吹氧压力为0.03~0.9MPa，吨钢吹氧量依照冶炼的钢种不同而不同。如：冶炼碳素结构钢，吨钢耗氧25-50m³,而高合金钢吨钢耗氧25~35m³。

③炼铁用氧

高炉富氧炼铁和粉煤富氧喷吹能够显著地减低焦比，提高产量。一般采用富氧浓度24%~28%O₂。据统计，高炉鼓风中氧浓度每提高1%，铁产量增加4%-6%，焦比降低5%-6%。吨铁耗氧120~200m³。

目前采用熔融还原炼铁新工艺将逐渐代替烧结、焦化高炉炼铁工艺。在Corex法炼铁工艺中用氧量很大，吨铁耗

据报道，国外钢铁厂不考虑炼铁大量富氧的情况下，每产百万吨钢将配置1×10⁴m3³/h的制氧能力。我国2004年钢产量约为2.3×10⁸t，年耗氧量为（115~140）×10⁴m³。

（2）有色冶炼

①干法冶炼

铜、铅、锌、镍、钴、锑、汞等有色金属矿，大都以硫化物存在于自然界。

式中 Me——有色金属

有色金属的冶炼过程主要依靠氧化放热反应。一般有色金属硫化矿含硫20%-35%，硫本身就是一种低发热值的燃料。据计算，1kg硫相当于0.32kg标准煤。

在有色金属冶炼过程中吹氧可以显着地强化生产过程，提高产量，降低能耗，同时增加烟气中SO₂的浓度以便回收制取硫酸，并减少对大气的污染。据报道，诺兰达炼铜法熔炼铜，原生产能力为8.7t/(㎡·d)。用含氧30.5%的富氧鼓风，生产能力提高到15t(㎡·d)，提高了67%。能耗下降了72.7%。烟气中的SO₂含量由7%上升到10%，全部回收制取硫酸。

铜的冶炼不同，采用富氧后的节能效果也不同。鼓风炉反射炉属于静态熔炼，富氧后节能17%-28.8%，动态冶炼（如诺兰达法、闪速炉等），因炉内传热及传质效果好，甚至自热熔炼，节能72.7%-100%。采用95%的氧气悬浮炼铜矿，产品为冰铜，单位耗氧400m³/t。吹氧炼废铝采用氧-油燃烧器，熔化速度提高80%~100%，每吨铝耗量约8m³，炉温上升50~100℃，熔炼损失减少20%。据统计1t有色金属耗氧为300~2000m³。

②湿法冶炼

湿法冶炼是将有色金属硫化物的矿浆液中通入氧，使其硫化物氧化成为氧化物后，再浸出有色金属。硫化物的氧化速度与氧的分压成正比。有色金属的浸出速度的控制因素是氧在溶液中的溶解度。

 

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