Principalele dezavantaje ale producției circuitelor de oțel convenționale sunt: proces în două etape (minereu -> fier -> oțel), nevoia de pregătire specială a amestecurilor pentru furnal (măcinare, îmbogățirea și aglomerarea de cocs de preparare a minereului), deficitul și costul ridicat al cărbunilor de cocsare, poluarea a devenit gri din cocs, cocs nociv emisiile de mediu, instalațiile de sinterizare și furnale. Prin urmare, multe țări metalurgiști au fost mai multe încercări de a elimina parțial sau complet dezavantajele de mai sus. În general, dezvoltarea vizează schimbarea și îmbunătățirea schemei clasice de producere a oțelului, pot fi împărțite în două grupe:
1) dezvoltarea metodelor de producere directă a oțelului din minereu, ocolind procesul de domeniu;
2) dezvoltarea care vizează obținerea din fontă, fără utilizarea cocsului, a plantelor de sinterizare și a furnalelor.
DK Chernov a presupus că gazul de reducere produs în generatorul de gaze, în creștere pentru a satisface sarcina descendentă, îl va încălzi și va restaura fierul din minereu. Buclele de burete astfel obținute vor coborî în cuptor și se vor topi acolo și vor fi ușor carbonizate de cărbunele furnizate pe arborele cuptorului. DK cuptorul lui Chernov nu a fost construit, dar a anticipat principalele modalități de metalurgie modernă non-cocs.
Figura 2.17 Diagrama cuptorului. Chernov pentru producția de oțel din minereu de fier
Ideea producției directe de fier din minereu a atras atenția VP Remin, cercetător la filiala Ural a Academiei de Științe a URSS, precum și a lui M. Yudi, un metalurgist norvegian care a emigrat în Statele Unite.
Figura 2.18 - Diagrama unui cuptor electric pentru producerea de fier din minereu prin metoda V.P. Remini
Agentul reducător (char) furnizat de dispozitivul 2. Ideea: întâi topit și apoi recupera char minereu era de neconceput din cauza zgurii de spumare puternică și distrugerea mucoasei unui scurtcircuit arc electric între electrozi. Acum, experții cred că întregul motiv, în căldura funcționarea cuptorului, furnizarea de exces de oxigen în zona de reducere nu ar permite zgură de spumare, iar procesul va avea loc în mod normal.
După eșec, producția pilot a fost complet eliminată. Cu toate acestea, muncitorii din fabrică au dezvoltat mai multe tehnologii diferite, care cuprinde un cuptor tubular înclinat (Figura 2.19.), În care minereul de fier aglomerat - peleți (minereu măcinat, lignit măcinat, bentonită) este alimentat printr-un alimentator 7, și este restaurat la 1000 produse ° C de combustie incompletă a lignitului , precum și gazul de reacție furnizat cuptorului 2 din cuptorul 3.
Peletele metalizate la ieșirea din cuptor sunt curățate de resturile de cenușă și cărbune și intră în cuptorul cu arc electric 4, în care are loc un proces convențional de fabricare a oțelului. Uzina a funcționat de mai bine de 25 de ani, au fost obținute mii de tone de oțel de înaltă calitate (necontaminate cu sulf din cocs și metale neferoase din resturi de oțel). În general, a fost pus în aplicare un proces cu o singură etapă, fără cocs.
M. Fate invenție Yudi, care a lucrat în SUA, a dezvoltat aproximativ aceeași ca soarta invenției, VP Remini. În anii '50 AM Yudi au sprijinit întreprinderile angajate în materiale strategice, și a creat o companie de filială „Stratedzhik Yudi“ în Niagara-Foley. Experimentele au continuat până în 1964, când firma "Strategy Yudi" a fost devastată și a încetat să mai existe.
Figura 2.19 - Schema unui cuptor tubular pentru recuperarea solidă și reluarea într-un cuptor cu arc electric de pelete de minereu de fier
În anii '70, URSS a achiziționat tehnologia vest-germană "Midrex" pentru producerea de pelete metalizate în cuptoare cu arbori (Figura 2.20).
- productivitate scăzută (pe măsură ce temperatura procesului crește, peletele poroase sunt topite și reacțiile de reducere încetează);
- incompletă reducere a minereului, ceea ce complică prelucrarea ulterioară a peletelor;
- Materialul obținut este un produs semifabricat care necesită o prelucrare ulterioară (împreună cu instalația Midrex funcționează un cuptor cu arc electric);
- costul oțelului produs de sistemul Midrex -> cuptor cu arc, este mai mare decât costul oțelului, obținut de convertorul de oxigen -> cuptorul cu arc sau pur și simplu într-un cuptor cu arc.
Figura 2.20 Schema de obținere a granulelor metalizate în cuptorul cu arbore al procesului Mildrex:
1 - suflanta de aer; 2 - schimbător de căldură; 3 - mixer cu gaz;
Instalație de conversie; 5 - compresorul; 6 - scruber pentru curățarea gazului de top; 7 - cuptor cu arbore, 8 - scruber pentru purificarea gazului circulant; 9 - ecran vibrator
Principalul avantaj al procesului este puritatea peletelor în sulf, fosfor și metale neferoase. Datorită acestui fapt, acestea găsesc aplicarea ca parte a sarcinii în producția de oțeluri de utilizare responsabilă.
Conform datelor din literatura de specialitate disponibile, fragmentară firmă americană Iron Carbide Holdings, Ltd aproximativ două decenii în urmă, la începutul lucrărilor pe de altă fundamental noua tehnologie de producție directă a oțelului din minereu,, trecând procesul de furnal. Esența metodei, protejată de un număr de brevete americane, este extrem de simplă:
- pentru obținerea carburii de fier din minereul de fier prin intermediul unui gaz natural convertit (convertit):
- utilizați carbură de Fe3C ca încărcătură în locul resturilor de oțel "murdare" atunci când oțelul este topit în convertizoare de oxigen sau cuptoare cu arc electric.
Carbura ferică se obține din minereu de fier zdrobit în reactoare (cuptoare cu pat fluidizat) prin suflarea gazului natural transformat prin minereu (Figura 2.21). Temperatura procesului este de 590 ° C, productivitatea reactorului, care are un diametru de 12,25 m, este de aproximativ 40 de tone pe oră de carbură de fier. Carbura de fier iese din reactor la o temperatură de aproximativ 550 ° C.
Figura 2.21 Schema cuptorului cu pat fluidizat pentru producerea de carbură de fier:
1 - reactor; 2 - minereu de fier zdrobit; 3 - fundul poros; 4 - gaz de reducere convertit
Costul energiei primare pentru producerea carburii de fier este de două ori mai mic decât costul obținerii fontei.
În comparație cu tehnologia tradițională în două etape a cuptoarelor cu cocs, procesul de carbură are mai multe avantaje:
- nu este nevoie de aglomerare și sinterizare a minereului, adică în instalația de sinterizare;
- nu este nevoie de baterii de cocs și de furnale;
- energia consumată în producția de carbură este returnată parțial în cuptorul de producere a oțelului ca rezultat al arderii de carbon;
- În loc de cocs scump și ieftin, se utilizează gaz natural ieftin;
- procesul de obținere a carburii este complet automatizat.
Compania de oțel US Nucor Corpo-rației oferit un procedeu în fază lichidă pentru producerea oțelului slab aliat, trecând procesul de furnal, folosind un amestec de carbură de fier. Capacitatea fabricii este oțel de 50 t / h cu o temperatură de 1630 ° C Instalarea (Figura 2.22) constă din două convertoare. Primul, având o lățime de 2 m, o lungime de 5 m, o înălțime de 4 m și un fund rotunjit, alimentat continuu: se încălzește la 500 ° C carbid, fier, oxigen, gaze naturale și var. Înălțimea băii de metal este de 0,7 m, înălțimea zgurii. - 1,8 m de carbură de fier este alimentată printr-un tuyere special în metalul topit. Oxigenul și gazele naturale sunt livrate prin intermediul a 6 imersate în tubulatură.
Figura 2.22 - Diagrama unei instalații de fabricare a oțelului cu funcționare continuă:
1 încălzitor cu carbură de fier; 2 - primul convertor;
3 - metal lichid; 4 - zgură; 5 - gaze de evacuare; 6 - jgheab; Convertor de 7 secunde; 8 - lance de oxigen; 9 - pentru producția de oțel; 10 - găleată
Institutul de Oțel și Aliaje din Moscova a propus în 1979 procesul de producere a fierului prin reducerea topirii materialelor cu conținut de fier într-o baie de zgură cu barbotare - procesul de reducere a fazei lichide (PZHV). Principalele avantaje ale procesului sunt: utilizarea de minereu de fier fără preparare prin aglomerare cu o gamă largă de conținut de fier, precum și utilizarea cărbunelui termic fără pregătire preliminară (fără măcinare).
Charge (dustlike și umflătură minereu, nămol, cărbune și flux conținând fier) sunt încărcate din partea de sus prin conducta 6 (fig. 2.23) și cad pe barbotată prin duze 8 strat de zgură 1. Ca urmare a pirolizei (descompunere) și arderea incompletă a cărbunelui format gazelor reducătoare CO și H2. care readuce fierul din oxizi prin reacții cunoscute.
Figura 2.23 Schema cuptorului PWV:
a - secțiune longitudinală; b - secțiune transversală
Fierul redus este carburat într-un strat de barbotare
trece printr-un strat de zgură caldă 10 și formează o baie metalică 11 pe fundul cuptorului 4.
Urechile 9 din rândul superior sunt utilizate pentru alimentarea cu oxigen, arderea CO și H2 și creșterea temperaturii în partea superioară a cuptorului la 1500-1600 ° C.
Din vatra (cuptorul) cuptorului, fonta si zgura prin curenti 5 intrati in sifonul metalic 2 si sifonul 3 de zgura, de unde sunt evacuati prin intermediul fontei si a robinetului de zgura. Din interior, cuptorul este căptușit cu căminuri răcite cu apă 12, timp în care intenționează să zgurească stratul și să-i protejeze de distrugere. Gazele de furnal care părăsesc conducta de ramificație 7 pot fi utilizate pentru încălzirea aerului sau în cazanele pentru căldură reziduală pentru abur sau apă caldă.
lichid și solid de fontă,
direct de fier reducere.
Acesta din urmă este împărțit în brichetă spongioasă, brichetă (HBI), carbură de fier etc.
Cele mai promițătoare dintre acestea sunt tehnologiile Direct Iron Reduced (DRI). Compania Yobe Kobe Steel a lansat prima fabrică DRI din lume în SUA. În viitor, compania intenționează să dezvolte noi proiecte în America de Nord, Vietnam, India, Australia.
Producția de brichete se bazează pe o reducere directă a interacțiunii fluxurilor de gaze naturale reformate și a peletelor de minereu de fier, care apar la o temperatură de aproximativ 900 ° C Materia primă pentru HBI este peleții fluxați cu o fracție de masă a fierului mai mare de 66,5%, obținută din concentratul pre-îmbogățit.
Perspective bune au producția de fier de reducere directă în Ucraina. Într-o anumită măsură, acest lucru se datorează rezerve imense de minereuri oxidate ale plantei de minereu-dressing Krivoi Rog, care nu este utilizat în prezent în practică, cât și pentru procesul de DRI și dezvoltarea acestei tehnologii este protsessa- ITmk3, nu este marfă interschimbabil. Produsul finit este fonta cu fier 96-98%. Avantajul tehnologiei este o reducere bruscă a consumului de gaze și posibilitatea utilizării unor tipuri obișnuite de cărbune.
Articole similare
-
Recuperarea directă - fier - o enciclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 3
-
Compoziția chimică a reducerii directe se referă la metalurgie
Trimiteți-le prietenilor: