расход восстановительного газа, чем в процессах производства ГЖ, осуществляемых в шахтных печах. Однако это преимущество перекрывается высокими капитальными затратами, связанными со сложностью технологической схемы, а также сложностью контроля процесса [29].

Завод по технологии Circored был построен совместно фирмами Cleveland Cliffs и LTV в Тринидаде (реакторы с циркулирующим и кипящим слоем). Завод начал производство в конце 1999 года. Продукция должна поставляться фирме North Star Steel для испытания, начиная с 2000 года. Информация о достигнутых объемах производства отсутствует [1-3]. Принималось решение, также, о строительстве завода с технологией Circored производительностью 500000 т. ГЖ/год в США, но не было реализовано [29].

3. Процесс Circofer

Процесс Circofer также разработан фирмой Lurgi и отличается от процесса Circored применением в качестве исходного топлива не природного газа, а угля. Восстановительный газ для этого процесса получают путем кислородной газификации угля. Применяемое для получения ГЖ железорудное сырье также ограничивается узкими пределами по крупности частиц (0,1-1,0 мм). В процессе Circofer применяется двухстадийный восстановительный реактор с циркулирующим взвешенным слоем. Окончательное восстановление завершается на второй стадии процесса. Положительными характеристиками процесса является применение дешевого угля (крупность менее 10 мм) и потенциально низкий его расход. Для использования в процессе уголь подвергается измельчению до крупности -250 мкм. Информация о промышленном использовании процесса отсутствует [29].

«Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа» 7 5

5.3. Процессы получения губчатого железа с использованием угля в качестве восстановителя

Очевидные изменения в структуре производства стали в последние десятилетия в сторону увеличения доли электростали в значительной мере связаны с ростом числа мини-заводов, производство качественной стали на которых невозможно без использования первородного железа в виде ГЖ или чугуна. Доминирующие в производстве ГЖ процессы в шахтных печах связаны с использованием природного газа, что определяет географическую локализацию этих процессов в регионах, где имеется данное топливо. Это стимулировало разработку технологий получения ГЖ с использованием в качестве топлива широко распространенного и менее дефицитного каменного угля. Наибольшее распространение в этом направлении получили процессы производства ГЖ во вращающихся трубчатых печах. В последние два десятилетия разработаны также процессы, в которых в качестве основного агрегата используются камерные печи с вращающимся подом.

1. Получение губчатого железа и крицы во вращающихся трубчатых печах

Вращающиеся печи нашли применение в промышленности для производства первородного железа еще в 40-х годах благодаря возможности перерабатывать в них самые различные по химическому и гранулометрическому составу железные и комплексные руды, окускованное железорудные материалы и мелкодисперсные железорудные материалы, включая отходы. Такие же широкие возможности эти агрегаты имеют в отношении восстановителя, в качестве которого могут применяться как косовая мелочь, так и каменные угли практически любого состава. Процессы получения губчатого

7 6 «Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа»

железа во вращающихся трубчатых печах получили достаточно широкое распространение. Наиболее популярным (17 работающих установок) является процесс SL/RN [1-3,12]. В 2000 году этим процессом было произведено 1,17 млн.т губчатого железа.

Процесс SL/RN (разработан фирмой Lurgi) осуществляется в комбинированной установке, включающей два агрегата - вращающуюся трубчатую печь и вращающийся трубчатый холодильник (рис. 22) [12].

Рис. 22. Технологическая схема процесса SL/RN:

1 - оборотный уголь; 2 - руда; 3 - известняк; 4 -уголь; 5 - дымовые газы; б - газоочистка; 7 • воздух; 8 - пыль; 9 - вращающаяся печь: 10 - природный газ или мазут; 11 - воздух; 12 - вода; 13 - холодильник; 14 - грохот; 15 - магнитный сепаратор; 16 - грохот и воздушный сепаратор; 17- ГЖ; 18 -хвосты в отвал.

Вместе с железорудным сырьем во вращающуюся печь загружают уголь и известняк или доломит (в качестве десульфуратора). Степень заполнения рабочего пространства печи шихтой составляет 10-20 %. Количество восстановителя более, чем вдвое превышает стехиометрически необходимое для восстановления оксидов железа. Избыток восстановителя

«Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа» 7 7

используется в качестве топлива (25-30 % от всего углерода), а также предохраняет получаемое ГЖ при разгрузке от окисления. Для обеспечения процесса теплом во вращающейся печи используются расположенные в разгрузочном конце и на корпусе печи горелки, отапливаемые газообразным, жидким или пылеугольным топливом, которое сжигается с недостатком воздуха. Для дожигания СО и регулирования температуры в рабочем пространстве печи по ее длине через фурмы, расположенные на корпусе печи, вдувается воздух. В зависимости от состава используемых железорудных материалов шихту в печи нагревают до температуры 1000 1100 °С [12]. Выход газа во вращающихся печах составляет 3000-3500 м³/т ГЖ, а их температура на выходе из печи 800-1000 °С. Для снижения расхода топлива на процесс тепло отходящих газов используют для подогрева железорудной части шихты на конвейерных машинах или в шахтных подогревателях.

Процессы получения ГЖ во вращающихся печах, подобные процессу SL/RN, также широко распространены и используются в ряде стран [1-2]: JINDAL - Индия, ЮАР, Китай, DRC - ЮАР, Китай, CODIR - ЮАР, Индия, SILL - Индия, Перу, JSEL - Индия, TISCO - Индия, DAV - ЮАР. В 2000 году этими процессами произведено около 2 млн.т. ГЖ.

Разновидностью процессов получения ГЖ в трубчатых печах является комбинированный процесс Grate-Car, в котором использован успешно применяемый для обжига окатышей принцип агрегата "Решетка-трубчатая печь" (рис.23). В этом процессе используются сырые рудоугольные окатыши сначала сушатся и подогреваются на конвейерной машине отходящим газом из трубчатой печи, а затем восстанавливаются в трубчатой печи. Отработанные технические решения позволяют иметь установки подобного типа производительностью 400000 т./год

7 8 *•Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа»

[29]. Информация о промышленном применении процесса отсутствует.

Рис. 23. Технологическая схема процесса Grate-Car:

1 - руда, уголь, связующие; 2 - смеситель; 3 - барабан-окомкователь; 4 - отходящий газ; 5 - конвейерная машина; 6 - вращающаяся трубчатая печь; 7 - вращающийся трубчатый холодильник; 8 - воздух, топливо; 9 - ГЖ в плавильные агрегаты.

Из бедных, трудноподцающихся обогащению железных и комплексных руд во вращающихся трубчатых печах получают не ГЖ, а крицу - сферические частицы железа с включениями шлака размером до 50 мм. Кричный процесс осуществляют во вращающихся печах длиной 60-110 м и диаметром 3,6-4,6 м по технологии близкой к технологии получения ГЖ. Принципиальным отличием процесса получения крицы является температура окончания процесса, которая составляет 1300-1350 °С, при которой пустая порода руды частично расплавляется, образуя вязкий тестообразный шлак, в котором включены частицы железа, укрупняющиеся при вращении печи. Полученный шлак (выход шлака составляет 1000-1300 кг/т крицы) с включениями крицы охлаждается водой, дробится, подвергается грохочению и магнитной сепарации. Применение кричного процесса ограничивается чрезвычайно высоким расходом топлива (33000-42000 Мдж/т), низкой производительностью печей и низкой стойкостью их футеровки в кричной зоне [12].

«Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа» 7 9

Компоненты	Колошниковая пыль	Доменный шлам	Пыль ККЦ	Шлам ККЦ	Прокатная окалина	Пыль ЭСПЦ
Fe общ.	25,0	25,0	54,0	54,0	72,0	31.0
Zn	0,2	0,2	8,0	11.0	0,1	21,0
С	38,0	30.0	0.2	1.8	0,2	1.5

В этих процессах композитные (рудоугольные) окатыши или неокускованные железосодержащие и углеродсодержащие материалы тонким слоем (15-40 мм) загружаются на вращающийся под камерной печи и быстро нагреваются до 1250- 1350 °С. Благодаря высокой удельной поверхности контактов между частицами, содержащими углерод и оксиды железа, и высокой температуре восстановление железа из оксидов завершается за время одного оборота пода печи (6-12 минут). ГЖ

8 0 «Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа»