9. Высокотемпературное упрочнение окатышей.
В настоящее время более 99 % промышленных окатышей получают путем высокотемпературной обработки в обжиговых агрегатах. В производственных условиях используют три типа агрегатов: конвейерные машины, шахтные печи и комбинированные установки. В России для обжига применяют конвейерные машины.
1,2-зона сушки
3-зона подогрева
4-зона обжига
5-зона рекуперации
6,7- зоны охлаждения
10. Схема производства окатышей.
Процесс производства окатышей состоит из двух стадий: а) получения сырых (мокрых) окатышей и 2) упрочнения окатышей (подсушка при 300— 600° С и обжиг при 1200— 1300° С).
Сырые окатыши получают во вращающихся барабанах или тарельчатых и конусных грануляторах. Барабанные грануляторы выпускают диаметром до 2,5 м и длиной 5—8 м. Скорость вращения составляет 20—80 м/мин, а производительность достигает 250 т/сутки при крупности шариков около 20 мм.
Диаметр тарельчатых окомкователей достигает 5 м, а производительность 300 т/сутки. Концентраты, направляемые для окатывания, содержат 8—10% влаги. Влажность должна поддерживаться в пределах ±0,25 (абс). Для придания прочности сырым окатышам в шихту вводят небольшие количества мелкодисперсной глины (бентонита), извести, хлористого кальция и др.
Подсушивают и обжигают окатыши с целью их упрочнения обычно последовательно на одних и тех же установках: в шахтной печи, ленточной обжиговой машине или же в двух отдельных агрегатах. Из схемы видно, что окатыши перед обжигом покрывают тонким слоем угля. Это предотвращает их спекание при обжиге.
Сырые окатыши раздавливаются под грузом 20—40 н (2—4 кГ), а обожженные 1,2—2,3 кн (120—230 кГ).
Разрабатывают способы получения окатышей, содержащих часть железа в восстановленном состоянии. Такие металлизированные окатыши должны служить хорошим сырьем для различных новых способов получения железа, а также для доменной плавки.
11.Металлургические свойства окатышей
-наличие максимально возможного сод-ния Fe
-минимальное сод-ние оксида кремния
-основность, близкая к основности доменного шлака
-минимальное сод-ние вредных примесей(S,Na,K,P,Zn и др.)
-способность выдержать, не разрушаясь, значительное кол-во перегрузок
-выдержать транспортировку от производителя к потребителю
-длительное хранение на складах при разных атмосферных условиях, сохраняя при этом требуемые прочностные св-ва
-сохранение необходимых прочностных характеристик в процессе восстановительно-тепловой обр-ки при требуемой восстановимости в области умеренных и высоких температур
-обеспечение оптимальной газодинамических условий работы доменной печи за счет соответствующих фракций
-повышение тем-ры начала размягчения и сужение интервала размягчения-плавление
13. Термодинамика восстановления оксидов железа.
Процесс восстановления железа из оксидов согласно принципу А. А. Байкова о последовательности превращений протекает ступенчато путем перехода от высших оксидов к низшим по схеме:
Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe (выше 570 °С)
или
Fe2O3 → Fe3O4 → Fe (ниже 570 °С).
При этом в соответствии с диаграммой Fe—О в системе наряду с низшими оксидами и металлом возникает ряд твердых растворов.
Каждая из реакций восстановления оксидов железа газообразными восстановителями:
3Fe2O3+ СО = 2 Fe3O4 + СО2 + 37,25 МДж;
Fe3O4 + СО = 3FeO + СО2 — 20,96 МДж;
FeO + СО = Fe + СО2 + 13,65 МДж;
3Fe2O3+ Н2 = 2 Fe3O4 + Н2О — 4,20 МДж
Fe3O4 + Н2 == 3FeO + Н2О — 62,41 МДж;
FeO + Н2 = FeO + Н2O – 27,80 МДж
К основным различиям термодинамики восстановления оксидов железа монооксидом углерода и водородом относятся следующие:
Ниже 810 °C водород как восстановитель слабее монооксида углерода, его равновесная концентрация в смеси больше, чем равновесное содержание монооксида углерода.
Выше 810 °C водород становится более сильным восстановителем, чем монооксид углерода.
Суммарный тепловой эффект реакции восстановления оксидов железа водородом отрицательный и в 4 раза больше положительного суммарного теплового эффекта реакций восстановления оксидов железа монооксндом углерода.
Восстановление оксидов железа твердым углеродом:
Восстановление оксидов железа твердым углеродом возможно по следующим реакциям:
3Fe2O3 + С == 2Fе304 + СО — 129,07 МДж;
Fe3O4 + С = 3FeO + СО — 187,28 МДж;
FeO + С = Fe + СО — 152,67 МДж.