Новые процессы получения металла (металлургия железа)

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Новые процессы получения металла (металлургия железа)

Плотность каждого компонента продуктов сгорания определили, разделив молекулярную массу на объем, который занимает 1 моль компонента (22,4 м3). Плотность продуктов сгорания р
...
49. Схема процесса СЛ-РН: 1 - оборотный уголь; 2 — руда; 3 — известим; 4 — уголь; 5 — дымовые газы; * — газоочистка; 7 — воздух; 8 — пыль; 9 — вращающаяся печь; 10 — природный ^з или мазут; И — воздух; 12 — вода; 13 — холодильник; 14 — грохот; 15 — Магнитный сепаратор; 16 — грохот и воздушный сепаратор; 17 — металлизован-Нос сырье; 18 — хвосты в отвал
...
Максимальное распространение за рубежом получили способы СЛ—РН и Крупп, в нашей стране - технология металлизации железорудного сырья во вращающейся печи разработана на заводе "Сибэлектросталь". На рис.49 показана схема процесса СЛ-РН.
...
Кричный процесс представляет собой метод переработки бедных руд, не поддающихся обогащению обычными методами. К ним относятся бурые железняки, гематитовые кварциты, бедные комплексные (хромоникелевые, титановые и др.) руды, а также железосодержащие отходы. Содержание железа в перерабатываемой руде колеблется от 10 до 40 % и обычно составляет 25-35 %. Использование богатых руд исключается, так как для протекания процесса крицеобразования необходимо большое количество шлака.
...
Кричный металл (крица) представляет частицы железа Фракцией до 10 мм округлой формы с включением шлака и содержит 80-90 % Fe, ~ 1 % С, значительное количество серы и фосфора, используется в основном в доменных печах. В Крицу переходит из руды 85-95%Fe; 90-95% Ni; 20%
...
чивается при более высокой температуре — до 1350 °С в 3о. не крицеобразования (вместо 1000-1100 °С), где пустая порода частично расплавляется, и образуется вязкий тест0. образный шлак, в котором включены частицы железа, укруп-няющиеся при вращении печи. Выходящий из печи полупродукт охлаждается водой, дробится и измельчается (при этом измельчается в основном шлак), подвергается рассеву и магнитной сепарации.
...
Качество крицы (фракция, крупность, плотность, способность отделения от шлака) зависит от состава образующегося шлака, и в некоторых случаях в шихту добавляют флюсы или ее составляют из разных руд для получения шлака оптимального состава с вязкостью в пределах 1000-2000 пз. Этим требованиям удовлетворяют шлаки, содержащие 50-60% Si02; 10-20 % А1203; 15-25 %"
...
Недостатками кричного процесса являются: больший расход тепла (33,4-41,8 млн кДж/т крицы), низкая производительность печей и невысокая стойкость футеровки в кричной зоне. Этот процесс может иметь определенное значение для переработки титансодержащих железных руд и железистых песков, а также окисленных никелевых руд и др.
...
Постоянный интерес вызывает восстановление рудоугольных смесей (моношихт), в частности рудоугольных окатышей, в которых, благодаря развитой поверхности контакта реагентов, диффузионное сопротивление сокращено до минимума, что позволяет значительно интенсифицировать процессы восстановления оксидов железа твердым углеродом. Добавки твердого топлива в шихту в количестве 10—20% позволяют получать частично металлизованные окатыши, представляющие собой совершенно новый вид железорудного сырья для доменной плавки.
...
Применение в шихте доменных печей окускованного сырья, частично восстановленного (металлизованного) за сче! использования дешевых недефицитных видов твердого топлива является одним из основных направлений дальнейшего улу4' Шения технико-экономических показателей доменной плавки' 248
...
чивается при более высокой температуре — до 1350 °С в 3о. не крицеобразования (вместо 1000-1100 °С), где пустая порода частично расплавляется, и образуется вязкий тест0. образный шлак, в котором включены частицы железа, укруп-няющиеся при вращении печи. Выходящий из печи полупродукт охлаждается водой, дробится и измельчается (при этом измельчается в основном шлак), подвергается рассеву и магнитной сепарации.
...
Качество крицы (фракция, крупность, плотность, способность отделения от шлака) зависит от состава образующегося шлака, и в некоторых случаях в шихту добавляют флюсы или ее составляют из разных руд для получения шлака оптимального состава с вязкостью в пределах 1000-2000 пз. Этим требованиям удовлетворяют шлаки, содержащие 50-60% Si02; 10-20 % А1203; 15-25 %"
...
Недостатками кричного процесса являются: больший расход тепла (33,4-41,8 млн кДж/т крицы), низкая производительность печей и невысокая стойкость футеровки в кричной зоне. Этот процесс может иметь определенное значение для переработки титансодержащих железных руд и железистых песков, а также окисленных никелевых руд и др.
...
Особенно важным фактором является то, что применение металлизованного сырья в доменной плавке позволяет значительно сократить расход кокса, как показали доменные плавки, на каждые 10 % металлизации шихты можно получить экономию кокса в 5-7 % и повысить производительность доменных печей на 4—6 %.
...
Многочисленными исследованиями показано, что совмещение процессов упрочнения и восстановления окатышей из рудоугольной шихты при высокотемпературном обжиге является эффективным методом получения металлизованных окатышей. Определено влияние различных факторов (температуры и продолжительности обжига, вида и количества твердого топлива, крупности руды и топлива, размера окатышей, окислительного потенциала газовой фазы и др.) на степень металлизации (отношение железа металлического к железу общему) и прочностные характеристики окатышей, в результате чего установлена возможность получения достаточно прочных гранул с достаточно высокой степенью металлизации при обжиге рудоугольных окатышей в среде дымовых газов.
...
Поскольку процесс упрочнения и металлизации рудоугольных окатышей проходит лишь на последней стадии обжига, было предложено осуществлять термообработку таких окатышей в неподвижном слое на колосниковой решетке. Этот процесс впервые был реализован в США в 1954 г. на опытной установке (способ ДЛМ), в состав которой входила конвейерная обжиговая машина площадью Зм2. Рудоугольные окатыши диаметром 9-35 мм (слой высотой 75—200 мм) проходят последовательно зоны сушки, нагрева и обжига при температуре просасываемого газа соответственно 150—370; 540-1100 и 1050-1370 °С. Степень металлизации полученных окатышей составляла 30—40 %.
...
В нашей стране процесс металлизации рудоугольных окатышей впервые реализован в полупромышленном масштабе на заводе "Сибэлектросталь" на конвейерной машине площадью Юм2, оборудованной водоохлаждаемыми паллетами. Серые окатыши изготавливались на грануляторе диаметром Зм
...
После обработки технологии для оценки максимальной производительности конвейерной машины процесс вели при оптимальных параметрах: диаметр сырых окатышей 18—24 мм;
...
Особенно важным фактором является то, что применение металлизованного сырья в доменной плавке позволяет значительно сократить расход кокса, как показали доменные плавки, на каждые 10 % металлизации шихты можно получить экономию кокса в 5-7 % и повысить производительность доменных печей на 4—6 %.
...
Многочисленными исследованиями показано, что совмещение процессов упрочнения и восстановления окатышей из рудоугольной шихты при высокотемпературном обжиге является эффективным методом получения металлизованных окатышей. Определено влияние различных факторов (температуры и продолжительности обжига, вида и количества твердого топлива, крупности руды и топлива, размера окатышей, окислительного потенциала газовой фазы и др.) на степень металлизации (отношение железа металлического к железу общему) и прочностные характеристики окатышей, в результате чего установлена возможность получения достаточно прочных гранул с достаточно высокой степенью металлизации при обжиге рудоугольных окатышей в среде дымовых газов.
...
Поскольку процесс упрочнения и металлизации рудоугольных окатышей проходит лишь на последней стадии обжига, было предложено осуществлять термообработку таких окатышей в неподвижном слое на колосниковой решетке. Этот процесс впервые был реализован в США в 1954 г. на опытной установке (способ ДЛМ), в состав которой входила конвейерная обжиговая машина площадью Зм2. Рудоугольные окатыши диаметром 9-35 мм (слой высотой 75—200 мм) проходят последовательно зоны сушки, нагрева и обжига при температуре просасываемого газа соответственно 150—370; 540-1100 и 1050-1370 °С. Степень металлизации полученных окатышей составляла 30—40 %.
...
В нашей стране процесс металлизации рудоугольных окатышей впервые реализован в полупромышленном масштабе на заводе "Сибэлектросталь" на конвейерной машине площадью Юм2, оборудованной водоохлаждаемыми паллетами. Серые окатыши изготавливались на грануляторе диаметром Зм
...
После обработки технологии для оценки максимальной производительности конвейерной машины процесс вели при оптимальных параметрах: диаметр сырых окатышей 18—24 мм;
...
содержание углерода в них 11-13%; температура газа в 30. не сушки 300-350 °С, в зоне подогрева 600-900 °С; в пер. вой зоне обжига 1000—1200 °С; во второй зоне обжига 1340-1380 °С. С целью повышения скорости теплоносителя его количество увеличивали путем разбавления воздухом, в
...
Для указанных выше условий при оптимальных показателях металлизации и использования различных восстановителей максимальная удельная производительность была следующей: с коксом 0,52; с антрацитом 0,46; с буроугольным полукоксом 0,39т/(м2-ч)
...
Исследования, проведенные Московским институтом стали и сплавов в 1969-1972 гг. на полупромышленных установках Центрального горно-обогатительного комбината и НПО "Тула-чермет", в основном подтвердили принципиальную возможность получения металлизованного сырья для доменной плавки на конвейерной обжиговой машине. Вместе с тем во всех опытах была выявлена одна очень важная особенность: стремление при обжиге рудоугольных окатышей в слое к образованию спеков независимо от наличия или отсутствия в газовой фазе кислорода, степени металлизации, расхода восстановителя и т.д.
...
При всей сложности этого процесса можно выделить три основные причины, вызывающие образование расплава и определяющие вероятность спекания окатышей.
...
1. Вторичное окисление металлического железа ведет к образованию вюстита, а при местном повышении температуры на поверхности окатыша — к образованию легкоплавких фаз с повышенной подвижностью. Жидкая фаза смачивает оксидную пленку соседних окатышей и реагирует с ней, вызывая обра-250
...
содержание углерода в них 11-13%; температура газа в 30. не сушки 300-350 °С, в зоне подогрева 600-900 °С; в пер. вой зоне обжига 1000—1200 °С; во второй зоне обжига 1340-1380 °С. С целью повышения скорости теплоносителя его количество увеличивали путем разбавления воздухом, в
...
Для указанных выше условий при оптимальных показателях металлизации и использования различных восстановителей максимальная удельная производительность была следующей: с коксом 0,52; с антрацитом 0,46; с буроугольным полукоксом 0,39т/(м2-ч)
...
Исследования, проведенные Московским институтом стали и сплавов в 1969-1972 гг. на полупромышленных установках Центрального горно-обогатительного комбината и НПО "Тула-чермет", в основном подтвердили принципиальную возможность получения металлизованного сырья для доменной плавки на конвейерной обжиговой машине. Вместе с тем во всех опытах была выявлена одна очень важная особенность: стремление при обжиге рудоугольных окатышей в слое к образованию спеков независимо от наличия или отсутствия в газовой фазе кислорода, степени металлизации, расхода восстановителя и т.д.
...
При всей сложности этого процесса можно выделить три основные причины, вызывающие образование расплава и определяющие вероятность спекания окатышей.
...
зование своеобразной зернистой структуры спека: в закристаллизовавшемся расплаве вкраплены крупные зерна оксидов железа, а сам расплав окружает сохранившие свою форму остатки окатышей. В этих реликтах связка, как правило, имела низкую подвижность, а в некоторых случаях наблюдалось наличие нерасплавившейся пустой породы.
...
Спекание в определенной степени зависит и от количества пустой породы. Металлизация бедных железом материалов должна сопровождаться образованием большего количества расплава.
...
Хотя тенденция к спеканию проявляется весьма четко, этот процесс не следует считать неизбежным. Опыты на обжиговой машине АК "Тулачермет" с малой продолжительностью обжига и низкой высотой слоя не привели к образованию спеков. Быстрый нагрев окатышей до высокой температуры, возможный в тонком слое, обусловливает высокую скорость металлизации. Отсутствие существенного температурного градиента, вызывающего различия в ходе процесса Металлизации по высоте и обусловливающего возможность вторичного окисления, позволило получить отдельные гранулы без их заметного спекания. Однако подобный режим процесса связан с малой производительностью и низкой экономической эффективностью.
...
В зависимости от условий процесса спеки могут иметь Различную структуру. Чрезмерное развитие вторичного окисления приводит даже к получению монолита - сырья, исполь-
...
зование своеобразной зернистой структуры спека: в закристаллизовавшемся расплаве вкраплены крупные зерна оксидов железа, а сам расплав окружает сохранившие свою форму остатки окатышей. В этих реликтах связка, как правило, имела низкую подвижность, а в некоторых случаях наблюдалось наличие нерасплавившейся пустой породы.
...
зование которого очень усложнено (выход оборудования из строя при этом тоже получается повышенным). Вытекание жидкости из высокометаллизованных окатышей ввиду слабого смачивания расплавом твердой фазы и малого количества расплава приводит к образованию очень слабых и легко рассыпающихся спеков. Однако такие спеки могут образоваться лишь при использовании суперконцентратов с небольшим содержанием пустой породы и при значительной затрате времени на процесс, что возможно только при получении сырья для сталеплавильных печей.
...
При соответствующем режиме обжига получающиеся метал-лизованные спеки имеют высокую прочность, пористость и восстановимость. По структуре они напоминают аглоспек. Основным скрепляющим элементом в них является силикатная связка. Получение спеков значительно облегчает условия процесса и, что немаловажно, увеличивает производительность установки вследствие уменьшения потерь железа.
...
Металлизованный на 40 % спек, полученный на обжиговой машине АК "Тулачермет", обладает высокими металлургическими свойствами: пористость 40-50%, барабанная проба 6
...
становления значительно меньше, чем у агломерата и обычных окатышей. Характер разрушения также различен. Окатыши разрушаются с образованием больших количеств тонкой пыли (<1мм). Агломерат дает меньше тонкой пыли, сумма мелких фракций 5—0 мм после восстановления в нем получается такой же, как у окатышей (50%). Доля этих фракций в спе-ках почти в пять раз меньше.
...
Использование металлизованного спека в доменных печах обеспечит более высокую газопроницаемость столба шихтовых материалов, чем при работе на агломерате и обычных окатышах, ввиду большей прочности спека при восстановлении. Это особенно важно для мощных доменных печей. Для успешной реализации процесса металлизации рудоугольных окатышей в промышленном масштабе необходимо решить ряд проблем, таких как герметизация обжиговой машины, создание регулируемой атмосферы (имеются разработки ВНИИМТ), возможность охлаждения металлизованного продукта, интенсификации процесса металлизации для повышения производительности установки и снижения затрат.
...
Шихта для получения рудоугольных окатышей состоит из железорудной части, твердого восстановителя, флюса и различных добавок (связующее вещество, возврат и пр.). Расчет предполагает возможность определения расхода всех компонентов шихты. Однако, как показала практика, использование добавок, их количество определяется не требованиями технологического процесса, а другими факторами-регулированием свойств промежуточной продукции, количеством поступающих извне отходов и т.д. Поэтому целесообразнее задаваться в расчете определенным расходом добавочных компонентов.
...
становления значительно меньше, чем у агломерата и обычных окатышей. Характер разрушения также различен. Окатыши разрушаются с образованием больших количеств тонкой пыли (<1мм). Агломерат дает меньше тонкой пыли, сумма мелких фракций 5—0 мм после восстановления в нем получается такой же, как у окатышей (50%). Доля этих фракций в спе-ках почти в пять раз меньше.
...
Использование металлизованного спека в доменных печах обеспечит более высокую газопроницаемость столба шихтовых материалов, чем при работе на агломерате и обычных окатышах, ввиду большей прочности спека при восстановлении. Это особенно важно для мощных доменных печей. Для успешной реализации процесса металлизации рудоугольных окатышей в промышленном масштабе необходимо решить ряд проблем, таких как герметизация обжиговой машины, создание регулируемой атмосферы (имеются разработки ВНИИМТ), возможность охлаждения металлизованного продукта, интенсификации процесса металлизации для повышения производительности установки и снижения затрат.
...
Шихта для получения рудоугольных окатышей состоит из железорудной части, твердого восстановителя, флюса и различных добавок (связующее вещество, возврат и пр.). Расчет предполагает возможность определения расхода всех компонентов шихты. Однако, как показала практика, использование добавок, их количество определяется не требованиями технологического процесса, а другими факторами-регулированием свойств промежуточной продукции, количеством поступающих извне отходов и т.д. Поэтому целесообразнее задаваться в расчете определенным расходом добавочных компонентов.
...
Опыты металлизации рудоугольных окатышей на конвейерных машинах показали, что 15—20% кислородной шихты отнимается газом, остальное твердым углеродом, поэтому количество С02 в отходящем газе чаще всего составляет:
...
При использовании углей, богатых летучими веществами (бурые угли, буроугольный полукокс и пр.), следует, исходя из проектируемой технологии, определить использование их в качестве восстановителя. При этом надо иметь в виду, что если летучие выделяются при низких температурах (ниже 300—400 °С), их участием в восстановительном процессе можно пренебречь. Это предполагают при сдвиге области выделения летучих в район более высоких температур (500-700 °С) и при металлизации на конвейерной машине. В указанном диапазоне температур в слой подают теплоноситель достаточно высокого окислительного потенциала, который подавляет восстановительные возможности летучих. В отдельных благоприятных случаях можно допустить восстановление летучими веществами твердого топлива некоторого количества Fe203 до FeO.
...
При металлизации рудоугольных окатышей обычно принимают: степень восстановления оксида цинка и перевода в газовую фазу металлического цинка 80—100%; степень уда" ления мышьяка в виде As203 90—100%; степень восстановле-
...
ния меди, никеля, кобальта 100; оксиды марганца полностью восстанавливаются до МпО; степень удаления серы 30-50%; хром, ванадий восстанавливаются до низших оксидов; титан, фосфор, кремний не восстанавливаются.
...
При этом предполагают, что 1/5 часть кислорода на обеих стадиях реакции отнимает продукт прямого восстановления — монооксид углерода. Поэтому вторую реакцию можно записать, как
...
Конечной целью металлургического производства является получение жидкого металла заданного состава. В настоящее время она достигается, главным образом, путем использования двухстадийной схемы: доменный процесс - сталеплавильный передел. Разработка и освоение процессов получения губчатого и кричного железа позволяет устранить одно из звеньев этой схемы— доменный процесс и таким образом снизить потребность в дорогостоящем и дефицитном металлургическом коксе, существенно уменьшить капитальные затраты при получении жидкой стали, повысить ее качество.
...
Однако это не устраняет основного недостатка — двух-стадийности при производстве жидкой стали. Ведь губчатое железо и крица представляют собой лишь вид металлической Шихты для выплавки чугуна и стали в агрегатах различного типа. Это противоречие можно устранить при высокотемпературном восстановлении железной руды, когда процессы восстановления и плавления осуществляются в одном агрегате (одностадийный процесс), либо в нескольких, работающих одновременно в единой технологической цепи (многоступенчатые процессы).
...
Процессы прямого получения жидкого металла, осуществляемые при высоких температурах, отличаются большой скоростью реакций восстановления, а следовательно, и высокой Удельной производительностью агрегатов. Характерной особенностью является возможность применения некоксующихся,
...
недефицитных углей, других видов энергетических топлив, Важным преимуществом восстановительной плавки являет^ возможность использования интенсивных источников тепла например, энергии электродуговых генераторов.
...
К настоящему времени в нашей стране и за рубежом пред. ложено много вариантов исполнения высокотемпературных восстановительных процессов, осуществляемых в агрегатах различного типа. Однако большинство из них не вышли из стадии лабораторных или полупромышленных испытаний. Основными недостатками являются низкая стойкость футеровки агрегатов, ненадежность управления технологическим режимом, отсутствие необходимой техники для ввода в процесс тепла и восстановителей. Тем не менее, возрастающий интерес к бескоксовой металлургии в целом и заманчивым возможностям восстановительной плавки в частности, требуют рассмотрения и систематизации известных технологических схем прямого получения жидкого металла.
...
Очевидно, что высокотемпературный процесс прямого получения жидкого металла может осуществляться по двум схемам: восстановление оксидов железа протекает в твердой фазе и завершается до начала плавления железорудных материалов и флюса; восстановлению оксидов железа предшествует плавление материалов, т.е. железо восстанавливается из расплава.
...
Первая схема аналогична процессу получения губчатого железа и отличается от последнего более высоким уровнем температур и качества подготовки шихты для восстановления. Однако температура качала плавления восстанавливаемого материала ограничивает температурный уровень этих процессов на стадии предварительного восстановления, и следовательно, их удельную производительность. В связи с
...
недефицитных углей, других видов энергетических топлив, Важным преимуществом восстановительной плавки являет^ возможность использования интенсивных источников тепла например, энергии электродуговых генераторов.
...
К настоящему времени в нашей стране и за рубежом пред. ложено много вариантов исполнения высокотемпературных восстановительных процессов, осуществляемых в агрегатах различного типа. Однако большинство из них не вышли из стадии лабораторных или полупромышленных испытаний. Основными недостатками являются низкая стойкость футеровки агрегатов, ненадежность управления технологическим режимом, отсутствие необходимой техники для ввода в процесс тепла и восстановителей. Тем не менее, возрастающий интерес к бескоксовой металлургии в целом и заманчивым возможностям восстановительной плавки в частности, требуют рассмотрения и систематизации известных технологических схем прямого получения жидкого металла.
...
Очевидно, что высокотемпературный процесс прямого получения жидкого металла может осуществляться по двум схемам: восстановление оксидов железа протекает в твердой фазе и завершается до начала плавления железорудных материалов и флюса; восстановлению оксидов железа предшествует плавление материалов, т.е. железо восстанавливается из расплава.
...
Первая схема аналогична процессу получения губчатого железа и отличается от последнего более высоким уровнем температур и качества подготовки шихты для восстановления. Однако температура качала плавления восстанавливаемого материала ограничивает температурный уровень этих процессов на стадии предварительного восстановления, и следовательно, их удельную производительность. В связи с
...
недефицитных углей, других видов энергетических топлив, Важным преимуществом восстановительной плавки являет^ возможность использования интенсивных источников тепла например, энергии электродуговых генераторов.
...
Восстановление оксидов железа из расплава газами (СО, Н2 или их смесями) осуществляется путем их продувки через слой расплава или наоборот, путем ввода оксидов железа в высокотемпературную струю газа-восстановителя. Во всех случаях на границе раздела фаз газ-оксидный расплав при > 1539 °С (температура плавления чистого железа) протекают реакции:
...
Поскольку реакции (246) и (247) подобны, ограничимся рассмотрением условий восстановления железа из расплава монооксидом углерода. Константа равновесия (Кр) для реакции (246) имеет вид:
...
При использовании в качестве восстановителя водорода, обладающего термодинамическими преимуществами перед СО при высоких температурах, выход Н20 при восстановлении чистого монооксида железа достигает 51 %, однако также резко снижается по ходу восстановительного процесса (при в = 0,5 содержание Н20 в газе составляет 26 %).
...
Таким образом, для обеспечения полного восстановления FeO из расплава необходим большой расход восстановительного газа, величина которого должна повышаться по мере снижения концентрации FeO. Так, для восстановления 1 т железа из железистосиликатного расплава при 1600 °С необходимо продуть через него 3000-6000 м3 СО. Удельный расход водорода также велик: при 1600 °С и в = 0,9 он
...
Следует учесть, что при 1600 °С фактический объем газа увеличивается в 6—7 раз, что значительно усложняет техническое решение задачи по организации высокоэффективного процесса извлечения железа из расплава при применении традиционных методов ввода в него тепла и газообразных восстановителей.
...
Экспериментальные исследования механизма и кинетики восстановления FeO из расплава газами свидетельствуют о том, что скорость процесса лимитируется диффузией FeO к поверхности раздела фаз газ-расплав. Причем скорость диффузии FeO определяется вязкостью расплава, которая, в свою очередь, зависит от содержания в нем FeO и температуры. В случае, если на поверхности расплава образуется "ленка металлического железа, процесс восстановления может лимитироваться диффузией восстановителей и газообразных продуктов реакции через металлическую пленку, толщина Которой будет определять скорость процесса.
...
Увеличение скорости восстановительного процесса возможно при существенном повышении реакционной поверхности газ—расплав. Об этом свидетельствуют эксперименты И.В.Чикуновой с соавторами. Они изучали зависимость скорости восстановления капель расплава FeO от температуры (рис. 50). До начала плавления FeO повышение температуры Приводило к увеличению скорости восстановления твердой
...
При использовании в качестве восстановителя водорода, обладающего термодинамическими преимуществами перед СО при высоких температурах, выход Н20 при восстановлении чистого монооксида железа достигает 51 %, однако также резко снижается по ходу восстановительного процесса (при в = 0,5 содержание Н20 в газе составляет 26 %).
...
Таким образом, для обеспечения полного восстановления FeO из расплава необходим большой расход восстановительного газа, величина которого должна повышаться по мере снижения концентрации FeO. Так, для восстановления 1 т железа из железистосиликатного расплава при 1600 °С необходимо продуть через него 3000-6000 м3 СО. Удельный расход водорода также велик: при 1600 °С и в = 0,9 он
...
частицы. При переходе через точку плавления оксида в интервале 1420—1480 °С скорость восстановления сначала снижалась, а затем резко возрастала. При 1540 °С и выше степень восстановления 97—98 % достигалась за 0,1-0,4 мин.
...
Таким образом, лабораторные исследования показали, что при определенных условиях можно обеспечить высокую скорость восстановления FeO из расплава газообразными восстановителями. Для этого необходимы низкая вязкость расплава, развитая реакционная поверхность газ—расплав, высокая температура и удаление с реакционной поверхности восстановительного железа.
...
Ffcc. 50. Изменение степени восстановления FeO во времени при температурах,
...
Образующийся монооксид углерода может восстанавливать FeO из расплава по реакции (246). В результате в газовую фазу переходит не только СО, но и С02, которое при высоких температурах может взаимодействовать с углеродом по реакции:
...
Таким образом, восстановление FeO из расплава твердым (или растворенным в металле) углеродом протекает через газовую фазу: реакции (248) и (249) сводятся к сумме реакций (246) и (250):
...
контакта расплава с углеродом сопровождается образованием на активных центрах поверхности углерода новой фазы— металла и газовой прослойки между углеродом и расплавом, в
...
При снижении по мере восстановления концентрации FeO в расплаве вязкость последнего повышается, затрудняется диффузия FeO к поверхности раздела фаз, и процесс будет лимитироваться реакцией (246). В этом случае увеличение поверхности контакта реагирующих фаз (например, путем механического перемешивания расплава) будет сопровождаться повышением скорости восстановительного процесса и степени извлечения железа из расплава.
...
В железных рудах, а следовательно, и в их расплавах, могут находиться примеси оксидов других металлов (Si; Мп; Сг; Ti; Ni; Р; Mg; Al; Са и т.д.). Эти примеси при восстановлении распределяются между сплавом, образующимся на основе железа, и расплавом (шлаком) в соответствии с величинами их сродства к кислороду. С
...
Из приведенных уравнений следует также, что при неизменных условиях восстановления (составе газовой фазы, температуре, давлении) растворение металлов в железе «яп
...
Процессы прямого получения жидкого металла непосредственно из железорудных материалов, как достигшие промышленных масштабов, так и находящиеся в стадии лабораторных и полунромышленных испытаний, очень многообразны по типу агрегатов, используемых восстановителей и получаемых продуктов, поэтому можно с различных позиций их и классифицировать.
...
Прежде всего целесообразно разделить все предложенные технологические схемы прямого получения жидкого металла на две группы: многоступенчатые процессы, которые предусматривают две и более стадий, на пути переработки железорудных материалов в жидкий металл, и одностадийные-процессы, осуществляемые в одном агрегате.
...
Многоступенчатые процессы включают стадии нагрева и восстановления железорудных материалов, плавления и рафинирования получаемого металла. Все эти стадии могут осуществляться в агрегатах различного типа, работающих в одной технологической цепи. Например, для нагрева и частичного восстановления железорудных материалов могут быть применены шахтные или вращающиеся печи, реакторы кипящего слоя, циклонные камеры, конвейерные машины или другие агрегаты, а для окончательного восстановления, плавления и рафинирования металла — электропечи (сопротивления, индукционные, дуговые, плазменные), отражательные печи и другие.
...
при различных температурах, является основным преимуществом многоступенчатых процессов, так как позволяет повысить стойкость огнеупорной футеровки агрегатов, избежать нежелательного явления— настылеобразования и слипания материалов. Многостадийность процесса позволяет также повысить эффективность использования тепловой и химической энергии газов, отходящих из агрегатов последующих ступеней. Отдельные стадии и процесс в целом поддаются регулированию и управлению.
...
Недостатком многоступенчатых процессов является взаимозависимость работы отдельных агрегатов, сравнительно низкие температуры на стадии предварительного восстановления, уровень которых ограничивается температурой начала плавления восстанавливаемых железорудных материалов. Это исключает возможность существенного повышения скорости восстановления и, следовательно, производительности многоступенчатого процесса в целом.
...
В связи с многообразием агрегатов, которые могут применяться на стадии предварительного восстановления, многоступенчатые процессы целесообразно сгруппировать по видам этих агрегатов: процессы с использованием вращающихся шахтных печей, циклонных камер и т.д.
...
Характерные для многоступенчатых способов недостатки можно устранить организацией высокотемпературного процесса прямого получения жидкого металла в одну стадию. В этом случае в одном агрегате совмещаются стадии нагрева, восстановления, плавления и рафинирования металла. Восстановление железорудных материалов можно осуществлять при неограниченно высоких температурах, что благоприятно сказывается на кинетических параметрах процесса и производительности агрегата.
...
Недостатком одностадийных процессов является то, что при высоких температурах практически невозможно разделить во времени процессы восстановления и плавления железорудных материалов. Это предопределяет наличие жидких расплавов, содержащих оксиды железа, агрессивно воздействующих На огнеунорную футеровку агрегатов. При реализации одностадийных процессов проблематичным является также вопрос получения металла строго заданного состава, его регулирования.
...
при различных температурах, является основным преимуществом многоступенчатых процессов, так как позволяет повысить стойкость огнеупорной футеровки агрегатов, избежать нежелательного явления— настылеобразования и слипания материалов. Многостадийность процесса позволяет также повысить эффективность использования тепловой и химической энергии газов, отходящих из агрегатов последующих ступеней. Отдельные стадии и процесс в целом поддаются регулированию и управлению.
...
Недостатком многоступенчатых процессов является взаимозависимость работы отдельных агрегатов, сравнительно низкие температуры на стадии предварительного восстановления, уровень которых ограничивается температурой начала плавления восстанавливаемых железорудных материалов. Это исключает возможность существенного повышения скорости восстановления и, следовательно, производительности многоступенчатого процесса в целом.
...
В связи с многообразием агрегатов, которые могут применяться на стадии предварительного восстановления, многоступенчатые процессы целесообразно сгруппировать по видам этих агрегатов: процессы с использованием вращающихся шахтных печей, циклонных камер и т.д.
...
Характерные для многоступенчатых способов недостатки можно устранить организацией высокотемпературного процесса прямого получения жидкого металла в одну стадию. В этом случае в одном агрегате совмещаются стадии нагрева, восстановления, плавления и рафинирования металла. Восстановление железорудных материалов можно осуществлять при неограниченно высоких температурах, что благоприятно сказывается на кинетических параметрах процесса и производительности агрегата.
...
Недостатком одностадийных процессов является то, что при высоких температурах практически невозможно разделить во времени процессы восстановления и плавления железорудных материалов. Это предопределяет наличие жидких расплавов, содержащих оксиды железа, агрессивно воздействующих На огнеунорную футеровку агрегатов. При реализации одностадийных процессов проблематичным является также вопрос получения металла строго заданного состава, его регулирования.
...
ратурные восстановительные процессы представляют наибольший интерес для решения задач бескоксовой металлургии. По условиям протекания восстановительных процессов и типу применяемых агрегатов на стадии предварительного восстановления железорудных материалов многоступенчатые процес-• сы мало чем отличаются от рассмотренных ранее способов получения губчатого железа. В связи с этим ограничимся рассмотрением одностадийных высокотемпературных процессов прямого получения жидкого металла. Перспективные процессы с использованием плазменного нагрева приведены отдельно в следующей главе.
...
Одностадийные способы прямого получения жидкого металла условно можно разделить на два вида. Первый вид, когда восстановление железорудных материалов протекает в твердой фазе с последующим плавлением и довосстановлением окислов железа из расплава (т.е. по схеме восстановление—плавление). Второй вид, когда восстановление оксидов железа осуществляется из расплава железорудных материалов (т.е. по схеме плавление—восстановление).
...
Процессы подобного типа можно осуществлять в различных агрегатах. Существует ряд предложений по использованию для этих целей трубчатых вращающихся печей, имеющих в разгрузочном конце высокотемпературную зону для плавления восстановленных железорудных материалов. Схема установки для прямого получения жидкого металла с использованием вращающихся печей представлена на рис.53. В качестве рудного сырья можно использовать железную руду или окус-кованные железорудные материалы. Восстановителем может служить уголь, коксовая мелочь, полукокс.
...
С помощью горелок, установленных в плавильной зоне вращающейся печи, проводится плавление поступающих сюда восстановительных материалов. Высоконагретые газы из зоны плавления движутся во вращающейся печи навстречу шихте и нагревают ее. Восстановление осуществляется твердым углеродом шихты. Конечным продуктом является чугун. Благодаря 274
...
ратурные восстановительные процессы представляют наибольший интерес для решения задач бескоксовой металлургии. По условиям протекания восстановительных процессов и типу применяемых агрегатов на стадии предварительного восстановления железорудных материалов многоступенчатые процес-• сы мало чем отличаются от рассмотренных ранее способов получения губчатого железа. В связи с этим ограничимся рассмотрением одностадийных высокотемпературных процессов прямого получения жидкого металла. Перспективные процессы с использованием плазменного нагрева приведены отдельно в следующей главе.
...
Одностадийные способы прямого получения жидкого металла условно можно разделить на два вида. Первый вид, когда восстановление железорудных материалов протекает в твердой фазе с последующим плавлением и довосстановлением окислов железа из расплава (т.е. по схеме восстановление—плавление). Второй вид, когда восстановление оксидов железа осуществляется из расплава железорудных материалов (т.е. по схеме плавление—восстановление).
...
Процессы подобного типа можно осуществлять в различных агрегатах. Существует ряд предложений по использованию для этих целей трубчатых вращающихся печей, имеющих в разгрузочном конце высокотемпературную зону для плавления восстановленных железорудных материалов. Схема установки для прямого получения жидкого металла с использованием вращающихся печей представлена на рис.53. В качестве рудного сырья можно использовать железную руду или окус-кованные железорудные материалы. Восстановителем может служить уголь, коксовая мелочь, полукокс.
...
С помощью горелок, установленных в плавильной зоне вращающейся печи, проводится плавление поступающих сюда восстановительных материалов. Высоконагретые газы из зоны плавления движутся во вращающейся печи навстречу шихте и нагревают ее. Восстановление осуществляется твердым углеродом шихты. Конечным продуктом является чугун. Благодаря 274
...
ратурные восстановительные процессы представляют наибольший интерес для решения задач бескоксовой металлургии. По условиям протекания восстановительных процессов и типу применяемых агрегатов на стадии предварительного восстановления железорудных материалов многоступенчатые процес-• сы мало чем отличаются от рассмотренных ранее способов получения губчатого железа. В связи с этим ограничимся рассмотрением одностадийных высокотемпературных процессов прямого получения жидкого металла. Перспективные процессы с использованием плазменного нагрева приведены отдельно в следующей главе.
...
1 — элеватор; 2 — исходная шихта; 3 — вращающаяся печь; 4 — вибропитатель; 5 — пылеуловитель; 6 — уборка пыли; 7 — зона горения топлива и плавления материалов; 8 — горелка
...
Преимуществами одностадийных способов получения жидкого металла в трубчатых вращающихся печах являются возможность использования неподготовленного железорудного сырья, возможность удаления большого количества серы и фосфора при применении высокоосновных шлаков и получения чугуна с низким содержанием кремния и марганца, простота схемы. Недостатком процесса является необходимость дальнейшей переработки получаемого продукта в сталь. Процессы по схеме восстановление—плавление в одну стадию могут осуществляться в агрегатах и другого типа.
...
Например, в Германии разработан и опробован в промышленных условиях способ KR. В этом процессе восстановителем и источником тепла является уголь. Установка (рис. 54) имеет два расположенных друг над другом реактора: нижний плавильный реактор, в котором также регенерируется восстановительный газ, и верхний восстановительный реактор— шахтная печь, в которой получают губчатое железо. Плавильный реактор является основным агрегатом установки. Он представляет собой угольный газификатор с вихревым слоем. Загружаемый в реактор уголь (0~50мм) горит
...
Рис. 54. Схема установки прямого получения жидкого металла по способу KR: 1 — восстановительная шахтная печь; 2 — плавильный газификатор; 3 — бункер для угля; 4 — шнеки; 5 — циклон; 6 — холодильник с вбрызгиванием воды; 7 -нагнетатель охлаждающего газа; 8 — нагнетатель рабочего газа; 9 — скруббер колошникового газа; 10 — сгуститель
...
Верхняя часть плавильного газификатора выполнена в виде камеры успокоения. В этом зоне из вихревого слоя осаждаются мелкие частицы твердого топлива, чем предотвращается их вынос газовым потоком. Здесь же осуществляется газификация твердого топлива. Образующийся газ, содержащий 90-95% СО и Н2 (Н2/СО*0,3) и 1-5% СО, а также немного азота, разбавляется охлажденным газом того же состава и после очистки с температурой 800—900 °С вдувается в шахту, обеспечивая в ней степень металлизации руднЫ* материалов до 96%.
...
Рис. 54. Схема установки прямого получения жидкого металла по способу KR: 1 — восстановительная шахтная печь; 2 — плавильный газификатор; 3 — бункер для угля; 4 — шнеки; 5 — циклон; 6 — холодильник с вбрызгиванием воды; 7 -нагнетатель охлаждающего газа; 8 — нагнетатель рабочего газа; 9 — скруббер колошникового газа; 10 — сгуститель
...
Верхняя часть плавильного газификатора выполнена в виде камеры успокоения. В этом зоне из вихревого слоя осаждаются мелкие частицы твердого топлива, чем предотвращается их вынос газовым потоком. Здесь же осуществляется газификация твердого топлива. Образующийся газ, содержащий 90-95% СО и Н2 (Н2/СО*0,3) и 1-5% СО, а также немного азота, разбавляется охлажденным газом того же состава и после очистки с температурой 800—900 °С вдувается в шахту, обеспечивая в ней степень металлизации руднЫ* материалов до 96%.
...
Рис. 54. Схема установки прямого получения жидкого металла по способу KR: 1 — восстановительная шахтная печь; 2 — плавильный газификатор; 3 — бункер для угля; 4 — шнеки; 5 — циклон; 6 — холодильник с вбрызгиванием воды; 7 -нагнетатель охлаждающего газа; 8 — нагнетатель рабочего газа; 9 — скруббер колошникового газа; 10 — сгуститель
...
Верхняя часть плавильного газификатора выполнена в виде камеры успокоения. В этом зоне из вихревого слоя осаждаются мелкие частицы твердого топлива, чем предотвращается их вынос газовым потоком. Здесь же осуществляется газификация твердого топлива. Образующийся газ, содержащий 90-95% СО и Н2 (Н2/СО*0,3) и 1-5% СО, а также немного азота, разбавляется охлажденным газом того же состава и после очистки с температурой 800—900 °С вдувается в шахту, обеспечивая в ней степень металлизации руднЫ* материалов до 96%.
...
Рис. 54. Схема установки прямого получения жидкого металла по способу
...
направляются в камеру успокоения плавильного газификатора. Плавление металла происходит в нижнем конце вихревого слоя вблизи кислородных форсунок. При этом образуется чугун, содержащий до 4%
...
Однако этот процесс также не решает проблемы бескоксовой металлургии. Получаемый полупродукт (чугун) требует дальнейшего передела в сталь. Производительность процесса в целом ограничивается производительностью шахтной восстановительной печи (для получения степени металлизации рудных материалов 95—96 % требуется их пребывание в печи - 7-9 ч).
...
Принципиальным недостатком этих и других аналогичных процессов является зависимость производительности агрегата от скорости восстановления железорудных материалов в твердой фазе, которая в свою очередь определяется температурным уровнем процесса. Существенное повышение температур в рассмотренных агрегатах невозможно из-за слипания материалов настылеобразования.
...
В связи с этим особый интерес представляют одностадийные процессы, в которых восстановление в твердой фазе-протекает в среде с максимальным тепловыделением. Роль среды может выполнять жидкий шлак или высокотемпературный факел. Однако в этом случае требуется специальная подготовка шихты, так как ввод железорудных материалов в высокотемпературную среду приводит к преждевременному их расплавлению, образованию железистого шлака, что вызывает износ огнеупорной футеровки агрегата. Применение тонко-измельченных рудно-угольных смесей, а тем более брикетов или окатышей из них, позволяет осуществить восстановление в твердой фазе без плавления реагентов и продуктов восстановления несмотря на высокую температуру среды.
...
направляются в камеру успокоения плавильного газификатора. Плавление металла происходит в нижнем конце вихревого слоя вблизи кислородных форсунок. При этом образуется чугун, содержащий до 4%
...
Однако этот процесс также не решает проблемы бескоксовой металлургии. Получаемый полупродукт (чугун) требует дальнейшего передела в сталь. Производительность процесса в целом ограничивается производительностью шахтной восстановительной печи (для получения степени металлизации рудных материалов 95—96 % требуется их пребывание в печи - 7-9 ч).
...
Принципиальным недостатком этих и других аналогичных процессов является зависимость производительности агрегата от скорости восстановления железорудных материалов в твердой фазе, которая в свою очередь определяется температурным уровнем процесса. Существенное повышение температур в рассмотренных агрегатах невозможно из-за слипания материалов настылеобразования.
...
В связи с этим особый интерес представляют одностадийные процессы, в которых восстановление в твердой фазе-протекает в среде с максимальным тепловыделением. Роль среды может выполнять жидкий шлак или высокотемпературный факел. Однако в этом случае требуется специальная подготовка шихты, так как ввод железорудных материалов в высокотемпературную среду приводит к преждевременному их расплавлению, образованию железистого шлака, что вызывает износ огнеупорной футеровки агрегата. Применение тонко-измельченных рудно-угольных смесей, а тем более брикетов или окатышей из них, позволяет осуществить восстановление в твердой фазе без плавления реагентов и продуктов восстановления несмотря на высокую температуру среды.
...
Шлак в данном случае выполняет функции реакционной среды— теплоносителя. Образующийся при восстановлении монооксид углерода дожигается в конвертере над поверхностью шлака в токе кислорода, что является источником тепла в этом процессе.
...
Схема процесса представлена на рис. 55. Процесс периодический и ведется следующим образом. Во вращающийся конвертер загружается в небольшом количестве коксовая мелочь (или другой твердый восстановитель), которая нагревается до 1300—1350 °С. Затем в конвертер подают измельченную руду, коксик и при необходимости флюс. При дожигании образующегося при восстановлении монооксида углерода температура материалов повышается, происходит восстановление оксидов железа углеродом кокса, плавление с образованием шлака и чугуна.
...
Вращение конвертера улучшает в нем тепло- и массо-обменные процессы. Чугун скапливается под слоем шлака, чем предохраняет его воздействие на футеровку вращающегося конвертера. По мере накопления чугуна и шлака проводят их выпуск, после чего цикл повторяется.
...
Преимуществом Доред-процесса является возможность регулирования содержания в чугуне Si; Mn; Р путем изменения температуры и состава основного шлака. Удельная производительность Доред-процесса в 3—4 раза превышает производительность трубчатых вращающихся печей для получения чугуна.
...
К недостаткам следует отнести высокое содержание серы в чугуне (до 0,2 %), переходящей из топлива, что требует дополнительной десульфурации чугуна вне печи, а также относительно большие потери железа со шлаком (3—5 %) и необходимость использования в большом количестве (420-720 м3/т чугуна) технического кислорода. Замена кислорода воздухом не допускается, так как потребность процесса в тепле покрывается только путем дожигания СО.
...
Восстановление рудно-угольных смесей может осуществляться также в агрегатах циклонного типа (процесс циклосталь). Схема такого процесса представлена на рис. 56. Тонкоизмельченная руда, известь и уголь тангенциально вдуваются в верхнюю часть циклона струей нагретого рециркулирующего восстановительного газа и кислорода-Также тангенциально в нижнюю часть циклона дополнительно 278
...
Шлак в данном случае выполняет функции реакционной среды— теплоносителя. Образующийся при восстановлении монооксид углерода дожигается в конвертере над поверхностью шлака в токе кислорода, что является источником тепла в этом процессе.
...
Схема процесса представлена на рис. 55. Процесс периодический и ведется следующим образом. Во вращающийся конвертер загружается в небольшом количестве коксовая мелочь (или другой твердый восстановитель), которая нагревается до 1300—1350 °С. Затем в конвертер подают измельченную руду, коксик и при необходимости флюс. При дожигании образующегося при восстановлении монооксида углерода температура материалов повышается, происходит восстановление оксидов железа углеродом кокса, плавление с образованием шлака и чугуна.
...
Вращение конвертера улучшает в нем тепло- и массо-обменные процессы. Чугун скапливается под слоем шлака, чем предохраняет его воздействие на футеровку вращающегося конвертера. По мере накопления чугуна и шлака проводят их выпуск, после чего цикл повторяется.
...
Преимуществом Доред-процесса является возможность регулирования содержания в чугуне Si; Mn; Р путем изменения температуры и состава основного шлака. Удельная производительность Доред-процесса в 3—4 раза превышает производительность трубчатых вращающихся печей для получения чугуна.
...
К недостаткам следует отнести высокое содержание серы в чугуне (до 0,2 %), переходящей из топлива, что требует дополнительной десульфурации чугуна вне печи, а также относительно большие потери железа со шлаком (3—5 %) и необходимость использования в большом количестве (420-720 м3/т чугуна) технического кислорода. Замена кислорода воздухом не допускается, так как потребность процесса в тепле покрывается только путем дожигания СО.
...
Восстановление рудно-угольных смесей может осуществляться также в агрегатах циклонного типа (процесс циклосталь). Схема такого процесса представлена на рис. 56. Тонкоизмельченная руда, известь и уголь тангенциально вдуваются в верхнюю часть циклона струей нагретого рециркулирующего восстановительного газа и кислорода-Также тангенциально в нижнюю часть циклона дополнительно 278
...
Шлак в данном случае выполняет функции реакционной среды— теплоносителя. Образующийся при восстановлении монооксид углерода дожигается в конвертере над поверхностью шлака в токе кислорода, что является источником тепла в этом процессе.
...
1 — реактор с кипящим слоем; 2 — циклон; 3 — плавильный горн, камера осаждения; 4 — газовая горелка; 5 — вспомогательная горелка
...
вводится кислород или воздух в количестве, обеспечивающем неполное горение твердого топлива (до СО). При этом создаются условия для восстановления железной руды в циклоне.
...
Для предварительного подогрева руды и флюса может применяться реактор с кипящим слоем с использованием газа, отходящего из циклона и плавильного горна. Мелкие частицы руды, восстанавливаясь, расплавляются, капли чугуна и шлака, укрупняясь, выпадают из столба газа и собираются в плавильном горне.
...
Преимуществом циклонных процессов является возможность применения пылеватых руд и концентратов, достижения высокой производительности агрегата. Недостатком— сложность регулировки температурного режима в различных участках объема циклона, что может сопровождаться преждевременным плавлением частиц железорудного материала, образованием Железистых шлаков, снижающих срок службы огнеупоров циклона и плавильного горна. Одностадийные процессы, протекающие по схеме восстановление—плавление с применением РУдно-угольных смесей, могут осуществляться также в дуго-
...
Первый заключается в погружении электродов в слой шлака, над которым расположен слой рудно-угольной смеси (рис. 57, а). При этом в слое шлака выделяется тепло и образуются газы (СО), которые вспенивают шлак, уровень его повышается, и в шлак вовлекаются частицы рудно-угольного слоя. В результате образуется угольно-шлаковый кипящий слой (рис. 57, б), представляющий собой гетерогенную систему, состоящую из частиц шлака, угля, плавящей руды, восстановленного железа и пузырьков газа.
...
Второй вариант (рис. 57, в) состоит в погружении электродов в рудно-угольный слой, расположенный над слоем шлака. В этом случае тепло и газы выделяются в слое шихты, в результате чего образуется угольно-рудный кипящий слой. Примером исполнения процесса по первому варианту
...
Печь оборудована шестью подвижными электродами и устройством для подачи измельченной рудно-угольной смеси. Электроды полностью погружены в слой шлака, но не соприкасаются с ванной металла и загружаемой шихтой. Это предохраняет электроды от разрушения. Шихта, загружаемая на слой шлака, нагревается последним, а также отходящим газом. В слое шихты последовательно протекают процессы нагрева, разложения гидратов и карбонатов, восстановления оксидов железа твердым углеродом и восстановительным газом.
...
графитовые электроды; б - трансформатор; 7 - медные водоохлаждаемые элект-рододержатели; 8 — колпак вытяжного устройства
...
зультате ее плавления в высокотемпературной зоне, граничащей со слоем шлака. Образующиеся капли металла проходят через слой шлака и накапливаются на подине печи.
...
Преимуществом способа Любатти является возможность получения металла с низким содержанием серы (0,01—0,03%), благодаря интенсивному ее удалению во время нагрева, а также возможности десульфурации при прохождении капель металла через слой шлака. В этом процессе можно получать жидкий полупродукт, содержащий 1,3-2,8 % С. Регулируя тепловой и шлаковый режимы плавки, можно обеспечить селективное извлечение железа при незначительном восстановлении и переходе в металл Si, Мп и Р.
...
Недостатком процесса является отсутствие необходимых условий для дожигания выделяющегося при восстановлении газа, утилизации его тепла, высокий расход электроэнергии (2200-3225 кВт • ч/т в зависимости от условий плавки).
...
Процесс по второму варианту с погружением электродов не в шлак, а в рудно-угольную смесь осуществлен в лабораторных условиях. Опыты показали, что благодаря выделяющемуся газу в слое рудно-угольной смеси происходит интенсивное перемешивание частиц этого слоя, что обеспечивает быстрый его нагрев, выравнивание температур в объеме слоя, облегчается подвод тепла к различным реакционным участкам. Процесс характеризуется высокой производительностью и значительным колебанием состава получаемого жидкого металла (содержание углерода изменяется от
...
0,5 до 0,4 %). Известны и другие предположения по осуществлению подобных процессов, которые,однако,не вышли из стадии лабораторного опробования.
...
Все рассмотренные процессы, основанные на использовании рудно-угольных смесей, имеют общий недостаток- в разных участках слоя практически невозможно обеспечить одинаковое соотношение частиц руды и твердого восстановителя. Это приводит к неравномерности развития восстановительного процесса в объеме слоя и, соответственно, требует подвода разного количества тепла. Осуществить это в реальных условиях не представляется возможным.
...
Задача облегчается при использовании рудно-топливных окускованных материалов, в которых при соответствующей подготовке содержание оксидов железа и твердого углерода в объеме практически одинаковое.
...
В этом случае потребление тепла при развитии эндотермических реакций прямого восстановления будет локализоваться объемами рудно-топливных окатышей или брикетов. Причем подводимое тепло будет обеспечивать развитие реакций прямого восстановления уже при таких температурах, которые значительно ниже температур плавления руды и золы топлива. В связи с этим особый интерес представляют одностадийные высокотемпературные процессы прямого получения жидкого металла, основанные на использовании рудно-угольных окатышей или брикетов. Такой процесс предложен в нашей стране и осуществлен в качающейся отражательной регенеративной печи с кипящим шлаковым слоем. Он получил название КШС-процесс (рис. 59).
...
Для получения рудно-топливных окатышей можно использовать тонкоизмельченные рудные материалы (руда, концентрат, окалина) в количестве 72-76%, а также твердые восстановители (уголь, антрацит, полукокс и кокс)-20—22 %. В качестве связующего — каменно-угольный пек в количестве 4—5 % от всей массы шихты. На грануляторе получают сырые окатыши размером 20-30 мм, которые затем подвергают сушке при 100-250 °С в течение 5-8 ч.
...
Подготовительные окатыши непрерывно загружают в печь на поверхность расплавленного шлака (1500-1650 °С). Окатыши, имеющие объемную массу 2,44-2,48 г/см3, частично погружаются в толщу шлака, где происходит их восстановление, которое практически завершается к моменту расплавле-282
...
0,5 до 0,4 %). Известны и другие предположения по осуществлению подобных процессов, которые,однако,не вышли из стадии лабораторного опробования.
...
Все рассмотренные процессы, основанные на использовании рудно-угольных смесей, имеют общий недостаток- в разных участках слоя практически невозможно обеспечить одинаковое соотношение частиц руды и твердого восстановителя. Это приводит к неравномерности развития восстановительного процесса в объеме слоя и, соответственно, требует подвода разного количества тепла. Осуществить это в реальных условиях не представляется возможным.
...
Задача облегчается при использовании рудно-топливных окускованных материалов, в которых при соответствующей подготовке содержание оксидов железа и твердого углерода в объеме практически одинаковое.
...
В этом случае потребление тепла при развитии эндотермических реакций прямого восстановления будет локализоваться объемами рудно-топливных окатышей или брикетов. Причем подводимое тепло будет обеспечивать развитие реакций прямого восстановления уже при таких температурах, которые значительно ниже температур плавления руды и золы топлива. В связи с этим особый интерес представляют одностадийные высокотемпературные процессы прямого получения жидкого металла, основанные на использовании рудно-угольных окатышей или брикетов. Такой процесс предложен в нашей стране и осуществлен в качающейся отражательной регенеративной печи с кипящим шлаковым слоем. Он получил название КШС-процесс (рис. 59).
...
Для получения рудно-топливных окатышей можно использовать тонкоизмельченные рудные материалы (руда, концентрат, окалина) в количестве 72-76%, а также твердые восстановители (уголь, антрацит, полукокс и кокс)-20—22 %. В качестве связующего — каменно-угольный пек в количестве 4—5 % от всей массы шихты. На грануляторе получают сырые окатыши размером 20-30 мм, которые затем подвергают сушке при 100-250 °С в течение 5-8 ч.
...
Подготовительные окатыши непрерывно загружают в печь на поверхность расплавленного шлака (1500-1650 °С). Окатыши, имеющие объемную массу 2,44-2,48 г/см3, частично погружаются в толщу шлака, где происходит их восстановление, которое практически завершается к моменту расплавле-282
...
0,5 до 0,4 %). Известны и другие предположения по осуществлению подобных процессов, которые,однако,не вышли из стадии лабораторного опробования.
...

Технология термической обработки металлов
Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. 1. Свариваемость материалов. Справ. изд.
Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов: Справ, изд.
Новые процессы получения металла (металлургия железа)
Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 1
Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 2
Сплавы с эффектом памяти формы

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Новые процессы получения металла (металлургия железа)