我们都知道氧气是能供给呼吸的,若没有氧气,我们就不能正常的生存,那工业上如何才能大量制得氧气呢?
氧气大量存在于空气中,其体积分数月占空气体积的21%,因此它是制取氧气的廉价、易得的原料。
怎样才能把氧气从空气中分离出来呢?我们知道,任何液态物质都有一定的沸点。科学家们正是利用了物质的这一性质,在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发。由于液态氮的沸点是-196℃,比液态氧的沸点(-183℃)低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要就是液态氧了。为了便于贮存、运输和使用,通常把氧气加压到1.5×10^4kPa,并贮存在蓝色的钢瓶中
近年来,膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术,在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,可得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离,可以得到含90%以上氧气的富氧空气。
21世纪,对钢铁工业发展的基本要求是消除环境污染。为根本改变钢铁工业的污染现状,许多发达国家纷纷投入巨资开发熔融还原炼铁技术。熔融还原采用纯氧燃烧煤,代替焦炭炼铁。同时,产生大量高热值洁净煤气,作为能源输出。 韩国浦项钢铁公司已向奥钢联订购一套年产60~70万吨铁水的COREX熔融还原炉装置(C-2000型,日产2000吨铁),已于1995年12月投产。与传统的高炉工艺路线相比,COREX设备铁水成本降低30%,SO2发散量减少94%,NOx减少78%,灰尘减少97%。
在宁波使用熔融还原炼铁法,拟采用2套C-2000型COREX装置,炼铁-复吹转炉-薄板坯连铸轧-冷连轧全部流程,总投资126亿元。年设计产钢160万吨。据概算,若采用球团矿方案,需配62000m3/h空分设备两套;如为块矿方案,需配71000m3/h空分设备两套。技术指标:氧耗580m3/t铁,2×600型竖炉需氮气700m3/t铁。高炉富氧炼铁用氧,对氧纯度要求可放低到92~95‰。
氩的化学情性被用于特种金属的冶炼: 锂、铍、铀、钚、钍、钛、锆、铪、铌、钽等原子核及空间工业方面所需的稀有金属进行还原反应时,要用氩气作环境气体。半导体材料硅、锗的精炼和单晶的制备过程中,也要用氩气作环境气体,以保护结晶成长。
炼钢过程也要用氩: 如向熔融的钢水中吹入氩气,使成份均匀,钢液净化,并可除掉溶解在钢水中的氢、氧、氮等杂质,提高钢坯质量。吹氩还可以取消还原期,缩短冶炼时间,提高产量,节约电能等。
氩气吹炼和保护是提高钢材质量的重要途径,我国已有不少钢厂采用。据介绍,氩气耗量为1~3m3吨钢。