高硅鐵礦

硅鐵是煉鋼工業(yè)中必不可少的脫氧劑。炬鋼中，硅鐵用于沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧。磚坯鐵還作為合金劑 用于煉鋼中。鋼中添加一定數(shù)量的硅，能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和彈性，提高鋼的磁導(dǎo)率，降低變壓器鋼的磁滯損耗。一般鋼中含硅0.15%-0.35%，結(jié) 構(gòu)鋼中含硅0.40%~1.75%，工具鋼中含硅0.30%~1.80%，彈簧鋼中含硅0.40%~2.80%，不銹耐酸鋼中含硅 3.40%~4.00%，耐熱鋼中含硅1.00%~3.00%，硅鋼中含硅2%~3%或更高。

高硅硅鐵或硅質(zhì)合金在鐵合金工業(yè)中用作生產(chǎn)低碳鐵合金的還原劑。硅鐵加入鑄鐵中可作球墨鑄鐵的孕育劑，且能阻止碳化物形成，促進(jìn)石墨的析出和球化，改善鑄鐵性能。

此外，硅鐵粉在選礦工業(yè)中可作懸浮相使用，在焊條制造業(yè)中作焊條的涂料;高硅硅鐵在電氣工業(yè)中可用制備半導(dǎo)體純硅，在化學(xué)工業(yè)中可用于制造硅酮等。

在煉鋼工業(yè)中，每生產(chǎn)一噸鋼大約消耗3~5kg75%硅鐵。

熔點(diǎn):75SiFe為1300℃

(1)在煉鋼工業(yè)中用作脫氧劑和合金劑。為了獲得化學(xué)成分合格的鋼和保證鋼的質(zhì)量，在煉鋼的最 后階段必須進(jìn)行脫氧，硅和氧之間的化學(xué)親和力很大，因而硅鐵是煉鋼較強(qiáng)的脫氧劑用于沉淀和擴(kuò)散脫氧。在鋼中添加一定數(shù)量的硅，能顯著的提高鋼的強(qiáng)度、硬度 和彈性，因而在冶煉結(jié)構(gòu)鋼(含硅0.40-1.75%)、工具鋼(含SiO.30-1.8%)、彈簧鋼(含SiO.40-2.8%)和變壓器用硅鋼(含硅 2.81-4.8%)時(shí)，也把硅鐵作為合金劑使用。

此外，在煉鋼工業(yè)中，利用硅鐵粉在高溫下烯燒能放出大量熱這一特點(diǎn)，常作為鋼錠帽發(fā)熱劑使用以提高鋼錠的質(zhì)量和回收率。

(2)在鑄鐵工業(yè)中用作孕育劑和球化劑。鑄鐵是現(xiàn)代工業(yè)中一種重要的金屬材料，它比鋼便宜，容易熔化冶煉，具有優(yōu)良的鑄造性能和比鋼好得多的抗震能力。特別是球墨鑄鐵，其機(jī)械性能達(dá)到或接近鋼的機(jī)械性能。在鑄鐵中加入一定量的硅鐵能阻止鐵中形成碳 化物、促進(jìn)石墨的析出和球化，因而在球墨鑄鐵生產(chǎn)中，硅鐵是一種重要的孕育劑(幫助析出石墨)和球化劑。

(3)鐵合金生產(chǎn)中用作還原劑。不僅硅與氧之間化學(xué)親和力很大，而且高硅硅鐵的含碳量很低。因此高硅硅鐵(或硅質(zhì)合金)是鐵合金工業(yè)中生產(chǎn)低碳鐵合金時(shí)比較常用的一種還原劑。

(4)在其他方面的用途。磨細(xì)或霧化處理過的硅鐵粉，在選礦工業(yè)中可作為懸浮相。在焊條制造業(yè)中可作為焊條的涂料。高硅硅鐵在化學(xué)工業(yè)中可用于制造硅酮等產(chǎn)品。

在這些用途中，煉鋼工業(yè)、鑄造工業(yè)和鐵合金工業(yè)是硅鐵的最大用戶。它們共消耗約90%以上的硅鐵。在各種不同牌號(hào)的硅鐵中，目前應(yīng)用最廣的是75%硅鐵。在煉鋼工業(yè)中，每生產(chǎn)1t鋼大約消耗3-5kg75%硅鐵。 硅鐵牌號(hào)和化學(xué)成份

牌號(hào) 化學(xué)成分

Si Al Ca Mn Cr P S C

范圍 不大于

FeSi75AI1.0-b 72.0-80.0 1 1 0.5 0.5 0.04 0.02 0.2

FeSi75AI1.5-b 72.0-80.0 1.5 1 0.5 0.5 0.04 0.02 0.2

赤鐵礦是廣泛地分布在各種巖石當(dāng)中的副礦物，它以細(xì)分散粒狀出現(xiàn)在許多火成巖中，在特殊的情況下，在區(qū)域變質(zhì)巖中形成巨大的塊體。在紅色砂巖中，赤鐵礦是石英顆粒的膠結(jié)物，并且將巖石染上顏色。若要在經(jīng)濟(jì)上值得開采，就必須含有幾千萬噸赤鐵礦，這種儲(chǔ)量是大量規(guī)模的沉積作用造成的，在前寒武系地層中有很多這種鐵礦，它們通常含硅的雜質(zhì)。

富鐵礦，含鐵量至少在50%，它是由于雨水將二氧化硅淋去而富集成的。這些富礦是世界上鐵的來源，但是，它的儲(chǔ)量正在日益減少。為了彌補(bǔ)這種不足，礦業(yè)公司正在將注意力轉(zhuǎn)向原始的含鐵建造，即所謂含鐵石英巖。這種巖石僅僅含25-30%的鐵，但是它有非常巨大的儲(chǔ)量。用機(jī)械的辦法，可以使低品位的鐵礦石的鐵礦物富集。這樣，含鐵石英巖將是持久的鐵礦資源。

赤鐵礦就是氧化鐵，它又重又硬。赤鐵礦含鐵量高達(dá)70%并且可以大量產(chǎn)出，因而是最重要的鐵礦石。赤鐵礦的名字緣于它發(fā)出的暗紅色。赤鐵礦有幾種形態(tài)，人們根據(jù)它們的不同形態(tài)，又給它們起了不同的名字。如亮閃閃鋼灰色晶體叫鏡鐵礦，鱗片狀的叫云母赤鐵礦，松軟土狀的叫赭石，很多球狀聚在一起的叫腎鐵礦，纖維狀的叫筆鐵礦等等。赤鐵礦分布極廣。很多情況下均可生成赤鐵礦，但最主要的赤鐵礦礦床是沉積而成的。赤鐵礦經(jīng)常與磁鐵礦在一起產(chǎn)出。除了煉鐵，粉末狀的赤鐵礦還被用來作紅顏料和磨料。

在每個(gè)大洲都找到和開采大型的赤鐵礦床。在1961 年蘇聯(lián)取代了美國(guó)成為最大的生產(chǎn)國(guó)。排在美國(guó)之后的是法國(guó)、加拿大、中國(guó)、瑞典和澳大利亞。在美國(guó)，自從19 世紀(jì)末以來，礦物的最大產(chǎn)地是大湖區(qū)的前寒武系巖石中。與等軸晶系的磁赤鐵礦(γ-Fe2O3)成同質(zhì)多象。單晶體常呈菱面體和板狀，集合體形態(tài)多樣，有片狀、鱗片狀(顯晶質(zhì))、粒狀、鮞狀、腎狀、土狀、致密塊狀等。顯晶質(zhì)呈鐵黑至鋼灰色，隱晶質(zhì)呈暗紅色，條痕櫻紅色，金屬光澤至半金屬光澤，摩氏硬度為5.5-6.5，無解理，比重5.0-5.3。呈鐵黑色、金屬光澤的片狀赤鐵礦集合體稱為鏡鐵礦;呈灰色、金屬光澤的鱗片狀赤鐵礦集合體稱為云母赤鐵礦;呈紅褐色、光澤暗淡的稱為赭石;呈鮞狀或腎狀的赤鐵礦稱為鮞狀或腎狀赤鐵礦。赤鐵礦是自然界分布極廣的鐵礦物，是重要的煉鐵原料，也可用作紅色顏料。多數(shù)重要的赤鐵礦礦床是變質(zhì)成因的，也有一些是熱液形成的，或大型水盆地中風(fēng)化和膠體沉淀形成的。

世界著名礦床有美國(guó)的蘇必利爾湖和克林頓、俄國(guó)的克里沃伊洛格和巴西的邁那斯格瑞斯。中國(guó)著名產(chǎn)地有遼寧鞍山、甘肅鏡鐵山、湖北大冶、湖南寧鄉(xiāng)和河北宣化。

冶煉任一種硅產(chǎn)品必須涉及到礦石(含SiO2)這一原料，采礦會(huì)破壞森林、植被，同時(shí)冶煉過程也會(huì)產(chǎn)生大量的污染(如CO、粉塵過量等)，屬于消耗資源、高污染、技術(shù)含量低的冶金行業(yè)。所以，發(fā)達(dá)國(guó)家一般不予生產(chǎn)，主要依賴進(jìn)口。由于硅產(chǎn)品的廣泛用途(汽車工業(yè)、信息工業(yè))又決定了它的最大消費(fèi)方為發(fā)達(dá)國(guó)家地區(qū)，所以發(fā)展中國(guó)家生產(chǎn)的硅產(chǎn)品，除自身消耗外，大部分用于出口換取外匯。

冶煉硅產(chǎn)品必須具備以下兩個(gè)最基本的條件:①自身環(huán)境凈化能力強(qiáng)的地方(亦允許產(chǎn)生輕度污染源的地方);②豐富的低價(jià)電源，因?yàn)楣枰睘楦吆哪苄袠I(yè)，以工業(yè)硅為例，每噸成品耗電平均12000度，通常只能以低廉的水電(每度從0.2-0.5元不等)作為生產(chǎn)能源。由于污染重，能耗高硅冶企業(yè)只能分布在邊遠(yuǎn)、水電豐富(個(gè)別火電豐富)的地區(qū)，并且受電力緊張的緣故，在枯水季節(jié)常因限電而減產(chǎn)或停產(chǎn)。