鎢鐵屬鐵合金系列,是鎢和鐵組成的合金,用作煉鋼的合金添加劑。常用的鎢鐵有含鎢70%和80%兩種。鎢鐵用電爐冶煉,由于熔點(diǎn)高,不能液態(tài)放出,所以采用結(jié)塊法或取鐵法生產(chǎn)。20世紀(jì)30年代前一般用小型(100~500千伏安)單相電弧爐進(jìn)行結(jié)塊法冶煉,后來改用三相電爐,并發(fā)展出取鐵法。
中國(guó)江西、湖南、廣東一帶有大量鎢礦,儲(chǔ)量占世界60~70%。1936~1938年在江西吉安籌建鎢鐵廠,裝設(shè)采用結(jié)塊法的2000千伏安三相電爐兩臺(tái),已大體建成,后因抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的影響而停頓。1955年起吉林鐵合金廠開始以取鐵法用3500千伏安電爐生產(chǎn)鎢鐵。
鎢鐵以塊狀交貨,塊度范圍為10~130mm,小于10×10mm 碎塊的量不應(yīng)超過該批總重量的5%,允許個(gè)別塊度在一個(gè)方向上的最大尺寸為150mm。鎢鐵塊表面應(yīng)光潔,斷面及表面無顯著非金屬夾雜和銹斑。
結(jié)塊法采用可在軌道上移動(dòng)、爐體上段可拆的敞口電爐,用碳作還原劑。精鎢礦、瀝青焦(或石油焦)和造渣劑(鋁礬土)組成的混合爐料分批陸續(xù)加入爐中,爐內(nèi)煉得的金屬一般呈粘稠狀,隨著厚度增高,下部逐漸凝固。爐子積滿后停爐,把爐體拉出,拆除上段爐體使結(jié)塊冷凝。然后取出凝塊,進(jìn)行破碎和精整;挑出邊緣、帶渣和不合格的部分回爐重熔。產(chǎn)品含鎢80%左右,含碳不大于1%。
取鐵法適于冶煉熔點(diǎn)較低的含鎢70%的鎢鐵。采用硅和碳作還原劑;分還原(又稱爐渣貧化)、精煉、取鐵三個(gè)階段操作。還原階段爐中存有上一爐取鐵后留下的含WO3大于10%的爐渣,再陸續(xù)加進(jìn)多批鎢精礦爐料,然后加入含硅75%的硅鐵和少量瀝青焦(或石油焦)進(jìn)行還原冶煉,待爐渣含WO3降到0.3%以下時(shí)放渣。隨后轉(zhuǎn)入精煉階段,在此期內(nèi)分批加入鎢精礦、瀝青焦混合料,用較高電壓操作,在較高溫度下脫除硅、錳等雜質(zhì)。取樣檢驗(yàn),確定成分合格后,開始取鐵。過去用鋼勺人工挖取鐵塊投入水池,60年代初吉林鐵合金廠改用機(jī)械取鐵裝置,改善了勞動(dòng)條件。取鐵期內(nèi)仍根據(jù)爐況,適當(dāng)?shù)丶舆M(jìn)鎢精礦、瀝青焦料。冶煉電耗約3000千瓦•時(shí)/噸,鎢回收率約99%。
鋁熱法近年來,為了利用廢硬質(zhì)合金粉末鎢鈷分離提鈷后的再生碳化鎢,研制出了鋁熱法鎢鐵工藝,用再生碳化鎢與鐵為原料,以鋁作還原劑,利用碳化鎢中自身的碳和鋁燃燒的熱能,使原料中的鎢和鐵轉(zhuǎn)化為鎢鐵,可節(jié)約大量的電能,并降低成本。同時(shí)由于原料碳化鎢中的雜質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鎢精礦的雜質(zhì),產(chǎn)品質(zhì)量均高于以鎢精礦為原料的鎢鐵。鎢的回收率也高于以鎢精礦為原料的工藝。
鎢價(jià)昂貴,在生產(chǎn)過程中必須重視提高回收率,不合格產(chǎn)品、渣鐵要收集回爐,電爐應(yīng)有高效率爐氣除塵設(shè)施,回收含鎢粉塵。