碳化铁

碳化铁，又称渗碳体，具有高化学稳定性、不自燃、对二次氧化不敏感、自身的硫、磷等有害杂质含量低等优点，同时作为一种新型的直接还原产品，不但具备直接还原铁 (DRI)的特点, 而且在产品存储 、冶炼和环保等方面具有 DRI不可比拟的优点，和高炉炼铁相比，其生产减少了烧结、焦化等过程的投资和环境污染，因此，在电弧炉、转炉和钢包等方面得到了广泛的应用，同时还可以作为催化剂应用于石油化工、汽车尾气处理等领域。 灰色立方系晶体。熔点1837℃，相对密度7.694。莫氏硬度为6、烧结碳化铁的维氏硬度950公斤/毫米2。不溶于冷、热水和稀酸，溶于热浓盐酸，生成氢气、甲烷、乙烷、乙烯和其他较复杂烃类的混合物及游离碳。不与干燥空气作用。在潮湿空气中氧化生成氧化铁和碳。 其主要成分为Fe3C，其余为脉石和铁氧化物。碳化铁的成分如表1所示。

表1为碳化铁的成分 生产碳化铁的基本原理是将铁矿石 ( Fe2O3)送进具有一定温度、压力的流化床反应器中，通入预热的工业气体 (含CO、CO2、CH4、H2和H2O蒸气 )与其发生反应 ,生成碳化铁。 其化学反应式为:
3Fe2O3+ 5H2+ 2C H4= 2Fe3 C+ 9H2O
图2为碳化铁的生产工艺流程
按还原铁矿所用气体种类可将生产碳化铁的工艺分为 CH4-H2、 CO-H2和 CO-CO2-H2三个系列。
(1)CH4-H2系
在固定床和流化床内，在 923～ 1223 K的温度 下， 通 以3. 33×10- 5m3/s流速的 CH4-H2 系混合气体，其中H4 /H2 的比值为 40/60、温度 1023K。在这种条件下，绝大部分还原铁在 30min内都转变成碳化铁(Fe3C)。
(2)CO-H2系
在常压下利用低硫 CO-H2混合气体在内径 22 mm的流化床内还原粒度为 0.15～0. 21 m m的铁矿石，成功得到了碳化铁。
(3)CO-CO2 -H2系
将20g矿石装入钥制吊篮置于反应炉中，在N2气氛下升温至预定温度后恒温。根据所需配比将H2，CO和CO2按体积流量混合均匀，洗气后通过 CO，CO2 FG A-016C 红外分析仪确定还原气体成分无误，当矿石 恒重后，以流量1.0 L/m in 的还 原气体代替氮气通入反应炉即得。 1.为钢铁的重要组分，同时可以做炼钢过程中的增碳剂和冷却剂。
2.作为催化剂广泛应用于石油化工、汽车尾气处理等领域。
有关碳化铁的概述、理化性质、用途、制备方法等是由Chemicalbook的丁红编辑整理。（2015-11-23）