Новые процессы получения металла (металлургия железа)

При дальнейшем росте степени металлизации шихты эффект существенно снижается.

Таким образом, целесообразность получения частично металлизованных материалов для их проплавки в доменной печи связана с соотношением восстановителя, затраченного на частичную металлизацию, и кокса, сэкономленного в домен­ ной печи, а также с ценами на топливо. Дать общие реко­ мендации в этом случае не представляется возможным, и для различных режимов будут различными ответы на этот вопрос.

Получение губчатого железа

становителя продуктов конверсии природного газа. При наи­

таллического железа (что соответствует содержанию пустой породы 5%, углерода— 2% и степени металлизации 90%) и степени использования восстановительной способности газа-

ния требований процесса восстановления гематитовой руды

принят ряд допущений (природный газ состоит из 100% СН4, окислители в восстановительном газе отсутствуют, коли­ чеством газа, необходимого для науглероживания губки, пренебрегаем и т.д.). Однако порядок расхода газа получи­ ли соответствующим практическому. Подобное количество га­ за должно также обеспечить тепловые потребности процесса.

Для условий процесса "Мидрекс": температура газа-

тепловые потребности процесса. С учетом неучитываемых в этом расчете процессов (конверсия природного газа и т.д.)

Получение жидкого металла

Эти процессы в настоящее время проходят стадию промыш­ ленного освоения. Проведем ориентировочный расчет расхода топлива на процесс получения жидкого металла при исполь­ зовании сырой неподготовленной мелкой руды и в качестве источника тепла и восстановителя недефицитного угля. В этом случае оксиды железа восстанавливаются только прямым путем, отходящий газ состоит только из СО (в отсутствие

Бедная руда (окисленные кварциты, содержащие 30%Fe; 42,9 % Fe2Oa; 50%SiO8):

14

восстановление, науглероживание и удовлетворение тепловых

(даже для подготовленных руд) обусловлены высоким тепло­ вым и химическим потенциалом колошникового газа (1500 °С; 100% СО). В связи с этим перспективы развития способов получения жидкого металла, использующих недефицитное

этом случае возможно применение лишь кускового сырья, т.е. необходимо предварительное окускование руд (агломе­ рация или производство окатышей). Возможно также частич­ ное дожигание части колошникового газа над ванной металла с максимальным возвращением этого дополнительного тепла ванне (процесс ПЖВ).

16

Расчеты показали, что при дожигании 40% СО в колошни­ ковом газе при возвращении 80 % тепла ванне металла рас­ ход топлива может быть снижен на 30—40 %. Приведенные упрощенные расчеты позволяют, однако,считать, что получе­ ние жидкого металла связано со значительным расходом твердого топлива и целесообразно лишь при использовании богатых железорудных материалов. До настоящего времени не найден экономичный способ получения жидкого металла из бедных необогащенных руд. Отметим также, что чем выше до­ ля двухвалентного железа, тем меньше расход углерода на восстановление, поэтому для жидкофазного восстановления более пригодны отходы конвертерных и прокатных цехов и другие материалы, содержащие значительную долю двух­ валентного железа.

В связи с вышеизложенным можно сделать некоторые выво­ ды, касающиеся перспектив развития металлургии железа в современных условиях.

1. Одним из основных моментов, стимулирующих в настоя­ щее время развитие различных способов металлургии железа,

лей, из которых разными способами можно получать метал­ лургический кокс). Доменное производство не может сущест­ вовать без использования кокса. Таким образом, в регио­ нах, лишенных возможности получать кокс, единственной возможностью получать первичный металл являются способы металлургии железа. При этом выбор способа получения ме­

к качеству металла. Различные технологии металлургии же­ леза обеспечивают получение черных металлов различного качества. Промышленный опыт убедительно показал, что

др.). Исчерпывающих объяснений эюму феномену до сих пор нет. Чаще всего основную причину видят в том, что металлизованные материалы, в отличие от металлического лома, практически не содержат нежелательных примесей, особенно примесей цветных металлов. В этом смысле говорят о "пер-

доменный цех— онвертерный цех является экологически опас­ ным. Технология металлургии железа обеспечивает исключе­ ние из этой цепи одного из наиболее вредных производств — коксохимического, обогащения и окускования. Передовые за­ воды, работающие по технологии металлургии железа, прак­ тически полностью безопасны для окружающей среды. Это преимущество новой технологической схемы производства является одним из основных, а на перспективу явится ре­ шающим. При выборе технологии металлургии железа следует иметь в виду некоторые обстоятельства.

Расчеты и промышленный опыт технологии производства губчатого железа показывают, что для плавки в сталепла­ вильных печах металлизованные материалы должны иметь сте­ пень металлизации не менее 80 %, т.е. степень восстанов­ ления должна быть достаточно высокой. Эффективность про­ цесса восстановления в этом случае значительно зависит от метода восстановления и применяемого агрегата. Широкие промышленные исследования были проведены в агрегатах трех типов: шахтных установках непрерывного и периодического (реторты) действия; аппаратах кипящего слоя; трубчатых вращающихся печах и комбинированных установках типа кон­ вейерная машина—трубчатая печь. Для первых двух методов в качестве восстановителя применяют газ — продукт конверсии природного газа или жидкого топлива или продукт газифика­ ции твердого топлива. Для последнего способа характерно совместное использование твердого и газообразного вос­ становителей. К настоящему времени трубчатые печи не наш­ ли широкого распространения. Основное количество губчато­ го железа производят в печах шахтного типа. Различные способы получения металлизованного материала в этих агре­ гатах (Мидрекс, Армко, Пурофер, ХиЛ-3 и другие) не имеют принципиальных отличий (пожалуй, кроме способов получения губчатого железа в периодически действующих ретортах — ХиЛ-1, ХиЛ-2 и др.).

К общим закономерностям процесса можно отнести следую­