PDF《等离子炉精炼硅铁》

而 等离子 炉中存 在 的超 高温 及强化 学活 性 灼等离 子体 ,加之设 有可调 控炉气的排烟系 统,非常 有利 于精炼 过程 中通 过气相 反 应去 除杂 质.硅铁 精炼 中,等 离子 炉的 降碳 效果 与吹 氩 精炼 合垒工 艺极为 相似 (

1 ) .但 由于 等离于气 氛 中的漾子 态 离子态 分 子态 灼不 同 气体 的 激活作用 ,其携 带 杂质 和脱气 灼 能力 要 比吹 气精炼 强得 多.氲 等离 子体 的复 盖及张界面 上的 复合,使熔池区气 相压力 降低,保证 了碳氧 亲合力 随着气 相压力 的 降低 而 增强 ,形成气 态CO去 除的条 件.所 以说 , 等离 子冶金 中 的主要特 点之 一就是具 有强脱 碳能力 . 同样,某些 其他 杂质 的气相 去除 也 有着 相似 的过程 . 用等离 子炉 精炼 与经 典方 法不 同之处 是 等离子 休有较 强 的动力 学条件 .尽管 用石墨 枪 作用 于出 口等 离子 体上 的外 力 和压力 的合 力不明显,但等离子 体整 体运 动在熔 池表面 出现的 阳坑 表明,等 离子 弧具有 十分理想 的动力 学条件. 当然这 还取 决 于其 他因索 . 不 仅如此, 等离 子 体从 阴极 向 阳极 的 流动 '

除具 有 重力 、压力 降和离心力 及电机械力外,它所产 生的电磁 场与周 围介质 进行的 能量交换结果 对冶金 过程 中的 传质 是 有影 响的(

2 ) ,这无疑有 利 于精炼过 程杂质 的击除..精炼中熔 体受到 等离子 弧诸多力的影响而 引起熔 化池 的搅 拌作 甩见图 1.熔体 在 等离 子弧下沿着 炉底 向下 运动并返 回熔 体表 面 ,增大 了熔 体 精炼 的表面积 和 速度 . E 相 同时间 、相 同电气 制度 下,有 等离 子体和无等离子体参 与的精炼反应情况见图 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ 拈・接古生- 需路篷圈1电弧等 离子 体搅 拌熔池示意图图2等离子 体精炼硅铁的效 果2.结果表明,等离 子体 参与 的硅铁 精炼效 率 比单纯 电弧 ( 直流) 平均 高3 O 以上 ,说 明等离子 体参 与了冶金 物化过 程. 在等 离子炉 中,提供的温 度可 比一般 的 冶金温 度 高几 千度至 一个 数量 级 这样 高的 温度 范 围可满足 难于进 行的 各种化 学反 应过 程, 同时 又可广泛 地 用于等离 子化 学中, 即 在等 离子 体有激 发 的分 子 、原子 、离子 和基团参 与冶金 化学反 应[3】.用氩气 作载 体,在温 度小于气体电离、激发温 度时 ,可 认为 是不参 与任何反 应 的惰性气 体.而 一旦氩气 变 成带 电荷 的离 子Ar 、并 与电子 或 离子 团 以等 离 子体 出现在 冶金 过程 , 它便 以很 高的 能量 和极 活泼 的气 氛成为 冶金反 应的 化学 动力 [

3 ). 氩气 受 电离 的型式 为[4)电离 A r 霉=±A r + e 复合Ar+e 商Ar+2 e 这些电离的粒 子具 有很 高的活化 能 和组 元结台能 . 这 是等 离 子冶 金的另 一重要特 点.在有 氧存在 时 ,氧 同样 得到 分解、电离.即:0: 一2

0 ―

2 O ( 也有 负氧离 子). 所以, 离子Ar 与原子 氧O或离 子氧O'

按下式反应 形成 ( Ar O) 离 子团是不 难理 解的(3).Ar_+0 ( A r O ) 拒等 离子 冶金 过程 中,或多或 少均有 一 定数 量的 氧参 与反应 .在等离子体周 围,氧主要以原 子氧或 离子形 式存在 .对使 用 金属枪 及某 些 冶金反 应则 要 求控制 氧盼含量,而对 于某些 精炼 反应,提 高氧 的浓 度则 可提 高其 活性 总之 ,在等 离子炉 中进行 的硅铁精 炼结 果,除上 述 已谈 到 的等离子 体可 提 高冶金 速 率的物 理作 用外,等 离子体参 加化 学反 ........