生鐵水泥法

生鐵水泥法(Cast iron cement process)也叫巴塞法，是一種在迴轉窯內用固體碳高温還原處理高含硫鐵礦石的非高爐鍊鐵方法，也是最早的鐵礦石熔觸還原鍊鐵法，因其產品為生鐵和水泥熟料故名生鐵水泥法 ^[1]  。

該法首先由L.P.Basset提出並研究成功，1931年首先在西班牙投入工業化生產，然後又在丹麥和法國等地得到應用。第二次世界大戰期間，日本曾進行大規模試驗，並改造幾座水泥迴轉窯進行鍊鐵生產。1957年世界鐵生產統計中，這種方法的產量為5萬t，此後未見其他生產報道。1969年至1972年中國浙江省冶金研究所在浙江省肖山鍊鐵廠用∅1.9/1.4×26.5(m)迴轉窯，進行用黃鐵礦燒渣作原料的鍊鐵試驗，取得成功，並進行試生產。天津造紙廠也對該法進行試驗和試生產 ^[1]  。

迴轉窯生鐵水泥的設備與流程，與幹法水泥生產相似。(見圖1)鐵礦石和還原劑煤炭，與大量的脱硫熔劑石灰石，經乾燥後，按鍊鐵及水泥熟料生產兩工藝要求，進行配料與磨料，磨料細度要求達到負200目90%~95%，裝入迴轉窯。物料在斜度為2%~5%的窯中，隨窯體迴轉與燃燒熱氣流逆向運行。進行物料的預熱、石灰石分解、氧化鐵還原、海綿鐵滲碳、造渣，以及水泥熟料的鍛燒，最後渣鐵分離，得到生鐵和水泥熟料。熟料中含有少量尚未分離小鐵粒，在水泥生產的熟料磨細後磁選分離 ^[2]  。

傳統的生鐵水泥法的原料處理中，要求水泥生產固相反應均勻，較強調爐料的混合與磨料細度。為此，物料必須先經乾燥，再混合與磨細，較細的粉狀混合料在窯內，極易吹損，特別是還原劑，易發生爐料的偏析現象。在肖山鍊鐵廠的試驗中，採用潤式球磨機磨料，物料不經乾燥。試驗中還將磨細料做成綜合含碳球團，有效地防止了物料的吹損與偏析，也充分利用了含碳球團的強化還原作用。在正常冶煉時，爐料在窯內運行6~8h，完成鍊鐵及水泥熟料生產的一系列過程。鐵氧化物的還原，主要是以固體碳的直接還原方式完成。還原反應生成的CO氣體，覆蓋料層表面，防止料層上部空間強氧化性氣氛對還原鐵的再氧化。在鐵大量還原的料層裏，仍須有一定量固體炭，除供還原鐵的滲碳，也防止鐵的大量氧化口冶煉過程生成的鐵水，在窯的卸料端前一定距離的出鐵口放出。鐵水硫、磷含量極低，碳含量較高。爐渣(熟料)在越過鐵口前的擋料圈後，在窯內仍有一段鍛燒過程。過程的最高温度為1450~1500℃。爐渣的合適鹼度(CaO/SiO₂)為3.2~3.5。當鹼度過低時，爐渣脱硫能力變差，熔點降低，生成較多液相，易於粘結爐牆，或侵蝕爐襯。爐渣鹼度過高時，熔點過高，其中有較多的遊離CaO，使水泥質量降低。正常冶煉時的爐渣成分及其波動範圍為：CaO60%~ 66%，SiO₂20%~25%，Al₂O₃3%~6%，Fe₂O₃2.5%~4.5%，這也是較好的水泥熟料的成分。

這種方法，由於液體鐵水的沖刷，高温部分爐襯壽命很低。由於爐渣鹼度很高，渣量較大，鐵產量較低，生產規模難以擴大 ^[3]  。