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在我們上一篇關(guān)于采礦業(yè)中使用的工業(yè)氣體的文章中，我們對礦物加工部分以及如何利用氣體來加工礦物和金屬進(jìn)行了一番探討。采礦過程的這一部分被稱為冶金學(xué)。

冶金學(xué)是一個(gè)用于提取純金屬的過程。它是一種用于提純金屬并將其變成合金的方法，合金本質(zhì)上是一種金屬的混合物。例如，銀和銅結(jié)合在一起制成純銀，銅和鋅制成黃銅。

鋼鐵和金屬工業(yè)生產(chǎn)中最常用的一些氣體是氧氣、氮?dú)夂蜌鍤?。在這篇文章中，我們將深入探討這些氣體的使用方法和它們在冶金中的作用。

氧氣

在煉鋼工業(yè)生產(chǎn)中，氧氣是基本氧氣工藝（BOP）的主要組成部分，該工藝發(fā)生在基本氧氣爐（BOF）中。這個(gè)過程包括將高純度的氧氣吹入一個(gè)充滿熔化的鐵和其他廢料的爐子中，以將其轉(zhuǎn)化為鋼。

氧氣會(huì)引起反應(yīng)，釋放熱量并氧化雜質(zhì)，例如，批次中的碳。氧氣以超高速插入熔池中，這個(gè)過程持續(xù)約20分鐘，但也可能有所不同。

這是為了減少鋼本身的碳含量，從而將熱金屬轉(zhuǎn)化為低碳含量的液體鋼。煉鋼過程中大量存在的其他雜質(zhì)是硫和磷。

硫和磷通常是通過使用基本氧氣爐將它們轉(zhuǎn)移到富含氧化鈣的階段來去除。雜質(zhì)被去除后，熔融的鋼被倒入模具中冷卻，并加入鐵合金以改善鋼的特性，如強(qiáng)度和耐腐蝕性。

氮?dú)?/p>

氮?dú)馔ǔＳ糜诮饘偌庸さ耐嘶疬^程。氮?dú)馔嘶鸢ㄍㄟ^熱處理降低金屬硬度和增加延展性。如果你想用一種在壓力下不會(huì)開裂的金屬進(jìn)行加工，并且在不使用額外熱量的情況下容易成型，退火是一個(gè)重要的過程，例如在冷加工中。

退火基本上減少了金屬中的晶體結(jié)構(gòu)。經(jīng)過退火處理的金屬通常更適合于生產(chǎn)電力。在退火過程中通常使用氮?dú)饣旌衔?/p>

氮?dú)庾鳛橐环N惰性氣體，在加熱和冷卻過程中被用來在爐內(nèi)提供惰性氣氛。因?yàn)樵跔t子里使用氧氣爆破，會(huì)產(chǎn)生氧化和化學(xué)反應(yīng)，這使得氮?dú)獬蔀橹泻铜h(huán)境的關(guān)鍵氣體。

在實(shí)際退火過程之前，氮?dú)庖脖挥脕硖鎿Q大氣中任何有可能造成不穩(wěn)定或可燃環(huán)境的危害。

氬氣

當(dāng)涉及到在煉鋼過程中使用氬氣時(shí)，它與氧氣一起用于一個(gè)稱為氬氧脫碳（AOD）的過程。這個(gè)過程發(fā)生在金屬被熔化成液體形式之后。

AOD過程本身經(jīng)歷了三個(gè)階段：脫碳、還原和脫硫。

在脫碳過程中，液態(tài)金屬被轉(zhuǎn)移到一個(gè)容器中，通過注入氬氧混合氣體進(jìn)行進(jìn)一步精煉。該容器與基本氧氣爐中使用的容器非常相似。

以前，我們說過，氧氣會(huì)減少金屬中的碳含量。通過用氬氣稀釋氧氣，它降低了氧氣和一氧化碳的壓力，并且只氧化了少量的合金，而沒有氬氣存在的情況下，則氧化了較大的部分。

隨著碳含量的下降，更多的氬氣被加入以產(chǎn)生更高的氬氣濃度。在此之后，氬氣被用來幫助混合和去除氫和氮元素。

然后，在還原和脫硫階段，加入合金、石灰和螢石，以幫助管理礦渣，這是這個(gè)過程中形成的副產(chǎn)品。它有時(shí)被用于混凝土或作為生產(chǎn)道路的補(bǔ)充材料。

在脫硫階段添加其他元素，以稀釋硫磺和去除氧氣。在達(dá)到所需的硫磺水平后，礦渣副產(chǎn)品被移除，然后容器就可以被挖掘并澆注到模具中。