为了提高硅铁的质量,满足冶炼特殊钢的要求,国内外对于硅铁炉外精炼作了一些工作,取得了成绩。硅铁中铝含量可降至0.5%以下,最低可降至0.01%,合金中的钙也同时得到脱除。
        目前,硅铁的精炼方法有合成渣氧化精炼和氯化精炼。采用合成渣氧化精炼,操作方法较简单,成本低,精炼设备易于解决,但杂质的倍除率比氯化精炼法低。采用氯化精炼法可使硅铁中的杂技大幅度下降,得到高纯度的硅铁。但是吹氯后排出的气体必须经过净化处理,其流程极为复杂。因此,这种氯化精炼法尚未得到工业上的广泛应用。
        合成渣氯化精炼
        合成渣氯化精炼法,是通过杂质被氧化的反应过程来实现去除杂杂质的目的,其过程的本质是“选择性氧化”。
        可用“氧位”的概念来讨论熔硅及杂技的稳定性。根据文献给出的热力学数据,计算出T=1773K时,生成各氧化物的ΔF0值―氧位。
        通过氧位计算可以看出,在相同的氧压和温度下,钙与氧的亲和力最大,铝次之,硅再次之,而角与氧的亲和力最弱。所以熔剂中的氧化剂分解出来的氧,将首先氧化钙和铝,待达到平衡后,才能氧化硅,如冶炼工业硅,又因为硅的活度等于1,故硅的氧化保护铁不被氧化。
        合成渣氧化精炼法使用的合成渣材料必须具有:脱铝性能好,能抵制硅的氧化;熔点低,有适当的流动性;炉渣易于上浮;对铁水包无严重侵蚀等性能。常用的精炼材料有:铁矿、铁鳞、硅砂、石灰、石灰石,萤石及灰硼矿等。各种材料的配比对脱铝效果和合金收得率影响很大。
        为了加速精炼过程,国内外研究了多种混合搅拌方法。
        1.热分解化学搅拌
        这种方法操作简单,勿需增设专用搅拌装置,脱铝率一般为50%左右。
        用菱铁矿精炼硅铁熔体,由于菱铁矿中FeC03和MgC03分解温度低(分别为703K和1003K),这样就便于利用菱铁矿热分解时产生的氧化铁和二氧化碳使钙和铝氧化,同时以气体搅拌熔体。   
        菱铁矿的块度以20-60毫米为宜。其加入量视硅铁的初始含铝量和要求精炼度而定,一般加入3-5%菱铁矿时,可使合金中铝含量由2%降低至0.8-1.3%,钙含量下降50%。精炼处理后,硅含量的绝对值下降2%,原因是硅被氧化(不大于1%)和菱铁矿中之铁还原后稀释合金所致,精炼后的硅铁结构致密,成分均一,非金属夹杂量减少。
        为了减少硅的氧化损失,可在精炼期间,不断将数量为硅铁重量1-10%的碳化硅加进熔体里,以控制硅的氧化。
        2.吹气搅拌精炼
        近年来,除采用氧化合成渣外,又兼以吹气精炼75%硅铁熔体,脱铝率大为提高。
        (1)压缩空气吹炼。苏联工业性生产含铝<0.5%的75%硅铁,采用合成渣处理硅铁,而后再用压缩空气(余压为20.3-30.4千帕)吹炼。其操作:当硅铁自炉内放入包里期间,将干燥的铁矿、石灰、硅石、石灰石合成料(粒度为5-25毫米)不断加入熔体中。待合成料完全熔化后,将压缩空气通过石墨喷咀(插进深度为合金层的2/3)吹入熔体中。吹炼时间为15分钟。合金经处理后,铝含量<0.5%,硅损失量约为1.0%(绝对值)氮含量没有明显增高。   
        这种方法适用于要求硅铁含铝量不甚低的工业性生产。
        (2)吹氧搅拌精炼。采用此种方法生产75%硅铁,铝可降至0.2%以下。
        例如:把容量为36000千伏安电炉中放出的6吨硅铁熔体放入铁水包里,除渣后加入硅砂270千克和生石灰210千克,并吹氧。吹至后半期开动侵入熔体中的搅拌器,使其慢慢旋转增速至25转/份为止。经20分钟处理后,含铝从1.5-2.5%,降至0.05%以下,金属回收率为96-97%,金属中硅含量约增加1%左右。其它杂质(Ca,Mg,C)和非金属夹杂物也得到精炼脱除。
        我国某铁合金厂采用铁水包底部吹氧精炼铝,可使合金中的铝由2%降隰1%以下,脱铝率为45%以上。这是由于铝,钙与氧的亲和力比硅大,因
此,铝、钙与氧的反应优先进行,还由于铁水包底部不断供氧使熔池搅拌均
呐,使铝、钙与氧的接触机会增加,氧化反应加快进行。  
        3.摇包精炼
        合成渣摇包精炼硅铁,采用的合成渣成分为SiO2:45-55%,CaO:25-30%,CaF2:10-13%,FeO:8-10%,合成渣的加入量为硅铁量的13-17%,使用的精炼材料为硅砂,生石灰,萤石和铁鳞。摇包偏心旋转的半径为60毫米,每分钟的转数为60转。处理前铁液中含铝量为1.4-2.5%时,摇包处理10分钟可使铝降至0.5%以下;若使铝降至0.05%以下,则需把处理时间再延长5-10分钟或换渣再次处理。
        合成渣——摇包精炼处理硅铁的条件和指标列于表4-1-19。
        摇包精炼法的脱铝率和金属回收率较高,而且对其它杂质,