我國鐵合金生產技術的現狀和發展研究

楊馥瑄

（青海物通集團，青海 西寧 810003）

中國鐵合金產量逐年增長，總體保持較高的增長率。2011年至今，鐵合金產量增速雖呈現逐步下降趨勢，但仍保持兩位數的增速[1]。中國鐵合金產量的持續快速增長，使中國成為世界上最大的鐵合金生產國和消費國。目前，中國鐵合金產量約占世界總產量的40%。

1 我國鐵合金生產技術的現狀

從廣義上講，鐵合金是作為脫氧劑和元素添加劑加入鐵水中，使鋼具有一定的特性或滿足一定要求的產品。含一種或多種元素的鐵的中間合金，主要用于鋼鐵冶煉。在鋼鐵工業中，所有的煉鋼中間合金，無論是否含鐵(如硅鈣合金)，都被稱為“鐵合金”。通常包括一些純金屬添加劑和氧化物添加劑[2]。

現階段，我國主要采取以下幾種鐵合金冶煉技術：（1）高爐冶煉，產品有錳鐵、鏡面錳鐵(含錳30%以下)、低硅硅鐵(含硅10-15%)、鎳鐵等。

（2）目前中國的大多數鐵合金制品的生產是采用電爐還原熔煉法。而可進行還原熔煉的產品包括錳硅合金、硅鐵合金、鎢鐵合金、錳鐵、磷鐵、硅鉻合金、碳鉻鐵合金、鈣硅合金等等，在電爐還原熔煉過程中所使用的減碳劑與焦炭對礦物進行熱加工，電爐還原熔煉需加入一定量藥，煉焦顆粒物質與電極端之間由電弧連接，而爐渣與裝藥裝置是電弧加熱的主要構成部分，電爐進行還原過程中，多種金屬元素會與碳結合形成不同碳化物。所以，在金屬冶煉過程中，含碳物質的產品產出率較高，爐渣內的鐵合金物質會在固定時間排放裝置留出熔點極高的金屬化合物。為了確保還原電爐運行安全與穩定性，需要進行電阻控制。爐內爐渣化學成分、燃料組成、還原劑、爐內溫度、電爐內部尺寸等多種因素的作用下，冶煉焦炭作為電爐制備產品的還原劑能夠貴爐內電阻與傳導能力產生影響[3]。細粒狀的焦炭對于電爐還原電荷與電阻率提升有促進作用。經過研究得出，爐內電阻率得以提高，依賴于焦炭溫度較低、木屑、木炭及黑色礦物煉成的焦炭等燃料的使用，有助于深電極插入[4]。

（3）金屬熱還原，將硅化物、鋁制品作為一種還原劑。因為在爐內還原過程中還原劑會加速金屬氧化物合成，產生許多熱能，通常情況下，電爐還原能夠實自動還原反應，產出爐渣與金屬制品，將鋁化合物作為還原劑使用鋁熱法進行電爐還原，這種方法可以在未加熱情況下實現，因此又稱爐法。廣泛用于鈦鐵、鉬鐵、高爐鐵、硼鐵和金屬鉻鐵的生產。鋁熱熔煉設備是一種簡單的鐵柱熔煉反應器，由兩部分或兩部分組成。易于拆卸和更換。反應器(也稱為爐筒)可以放置在預制的沙坑上，也可以放置在鋪有耐火材料的可移動臺車上。反應器和砂室都必須預先干燥，以防止爆炸[5]。冶煉設備應有排煙裝置。熱熔操作有兩種方式:上點火，如冶煉鉬鐵。點火較低，如用于冶煉釩鐵。采用硅(一般為75%硅鐵)作為還原劑進行金屬熱熔煉時，由于熱量不足，采用電爐熔煉，以電能補充加熱。一般情況下，還原熔煉后，立即加入氧化物或礦石進行脫硅精煉，得到低碳、低硅產品，常用于釩鐵、鎢鐵的生產。

（4）鐵合金精煉，電爐冶煉高碳錳,氧化脫碳的電爐精煉鉻鐵合金,由于硬質合金是相對穩定的,很難得到低碳產品,所以生產通常采用脫硅精煉方法,與低碳硅合金(如硅鉻、錳硅)與石灰、礦石在脫硅電爐精煉。將液態金屬加入液態礦渣中脫硅的過程，主要用于鉻鐵精煉，近年來也用于錳鐵精煉。兩桶用于逆流沖洗。在熱沖洗過程中形成充分攪拌[6]。反應強烈，脫硅效果良好。工業純氧通過吹氧法注入熔融金屬中，氧化粗合金中的碳、硅等元素，得到中、低碳產品。該方法現已應用于中、低碳鉻鐵和中、低碳錳鐵的生產。真空固體脫碳工藝(簡稱單工法)在真空固體條件下對高碳鐵合金進行脫碳制備微碳產品的方法。

2 我國鐵合金技術和行業的發展

在鐵合金生產中，對合金化元素含量較低的礦石，通常采用濕法冶煉工藝富集，為還原冶煉提供純度較高的半成品。電解生產用合格溶液的制備也屬于濕法冶金的范疇。濕法處理工藝一般包括:原料處理、浸出、液固分離純化、金屬提取等工藝。濕法冶金處理的鐵合金主要有釩鐵合金、鈮鐵合金、鉻鐵合金和錳鐵合金。鐵合金常用作:脫氧劑:在煉鋼過程中，除去鋼液中的氧，一些鐵合金還可以除去鋼中的其他雜質，如硫、氮等。合金添加劑:在鋼中加入合金化元素，根據鋼的成分要求改善鋼的性能。孕育劑:澆注前加入鐵水可提高鑄鐵的結晶性。

中國鐵合金工業發展中國鐵合金工業的發展隨著鋼鐵工業的發展,經歷了50多年來,特別是近年來,中國鐵合金工業得到快速發展,擴大生產,增加產品品種,不斷改善設備、生產技術、生產技術日益創新,環保設施是完美的,現已成為世界上最大的鐵合金生產和出口國。

2001年至2010年，中國鐵合金產量從4508.3萬噸增加到2435萬噸，增長440.23%。同期，我國鐵合金新產能為309,689噸/年，遠高于1984年增加的700噸，產能過度擴張。

經過十多年的發展，我國鐵合金產量快速增長，2014年達到378.25億噸的峰值，隨后逐年緩慢下降。2015年和2016年的年產量分別為3.666.4億噸和355.8億噸。2017年1-7月，中國鐵合金產量為2000萬噸，同比下降1.70%。

2010年，內蒙古、廣西、寧夏、貴州、湖南、青海、四川產量1458萬噸，占全國總產量的59.86%。2015年，這七個省的總產量為2475.3萬噸，占全國總產量的67.51%。2010年，內蒙古、廣西、寧夏共生產631萬噸，占全國總產量的25.91%。2015年，三地總產量1488.9萬噸，占全國總產量的40.61%。2010年至2015年，除2013年廣西鐵合金產量突增外，三個地區鐵合金產量均呈現穩定增長態勢。與我國鐵合金總產量相比，沒有下降的趨勢。

據中國工商研究院大數據庫顯示，2017年12月中國鐵合金產量為293.3萬噸，同比增長1.1%。2017年1月至12月，中國鐵合金產量為328.87萬噸，同比增長0.5%。

根據中國工商研究院發布的《2017-2022年中國鐵合金行業市場前景與投資機會研究報告》數據統計，中國鐵合金累計產量逐年下降。其中，2017年中國鐵合金產量3288.7萬噸，增長0.5%。

近年來，隨著鋼鐵行業的快速發展，中國鐵合金行業也取得了長足的進步，根據中國產業研究網發布的《中國鐵合金市場現狀與發展前景(2018-2025)》報告。產業結構和生產模式中國鐵合金工業的進一步優化,產業集中度較低的條件下,較低的設備水平和改善,提高生產技術和工藝水平,節能減排、環境保護措施等“三廢”處理,明顯改善國內外兩個市場的地位,中國鐵合金生產者鐵合金的世界大國。

雖然總體來看，我國鐵合金表觀消費量保持了平穩較快的增長。然而，表觀消費并不等于實際消費。由于90%以上的鐵合金直接用于煉鋼，而只有不到10%的鐵合金用于鑄鐵、有色金屬冶煉等領域，可見中國硅錳的供應略過剩，而硅錳的供應相對較大。

鐵合金實際上是一個自給自足的,國際貿易的程度不高,其供給和需求主要是受家庭環境影響,所以鐵合金未來上市的期貨品種,像其他鋼鐵期貨品種,將相對較少受到國際市場的影響,價格預計將主要以國內市場為主。

總體而言，目前國內鐵合金行業面臨著礦產供應難以滿足、易受外部市場擠壓、行業內企業集中度低、綜合競爭力弱、產能嚴重過剩、消費需求增長緩慢等諸多問題。

3 結語

鐵合金是我國鋼鐵工業的重要產業之一。鋼鐵工業的結構調整和工業發展離不開鐵合金工業的進步和發展。因此，從我國現階段的鐵合金生產技術和發展狀況來看，我國還應當加大技術投入力度，促進鐵合金技術和行業的發展。