还原熔炼,在熔融状态下金属氧化物料发生
还原反应,产生熔融金属和熔渣的熔炼方法。
解释
金属矿通常以氧化矿或硫化矿产出,硫化矿也可经预处理转变为氧化矿,因此还原熔炼是最普遍的熔炼方法。所用的还原剂一般为碳质还原剂,如焦炭、煤等。
碳质还原剂在高温条件下与炉料中金属氧化物发生还原反应,产出金属及CO(一氧化碳),而CO是气体还原剂,也会与金属氧化物发生还原反应,产出金属及CO2(二氧化碳)。当有过剩碳存在时,碳与CO2反应生产CO,还与金属氧化物发生还原反应。碳质还原剂的特性就是还原温度愈高,还原能力就愈强。
因此,有些氧化物在温度较低时不能被碳还原,而在高温度时则会被还原。氧化物料中除含主要金属氧化物外,还会含有多种次要元素氧化物。还原熔炼时除主要金属被还原外,其他元素也会被还原,而互溶成为多元的金属熔体。如高炉炼铁除将炉料中铁充分还原之外,磷、锰、硅等也被还原,而且碳也熔入其中。
所以产品不是纯铁而被称为生铁;鼓风炉还原熔炼法炼铅产出的是粗铅,常含有铜、砷、锑、锡、铋等多种金属。
要控制还原条件,保证Fe3O4、Fe2O3能还原成FeO,而不还原成金属铁,以免破坏正常还原熔炼过程;为了便于还原和充分回收锰、硅、铬等难还原元素,采用电炉冶炼,产品为难还原元素与铁的合金。