МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 5

При дальнейшем росте степени металлизации шихты эффект существенно снижается.

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

Получение губчатого железа

Губчатое железо получают, главным образом, в установ­ках шахтного типа при низких температурах (более подробно о причинах – см. далее) с использованием в качестве вос­становителя продуктов конверсии природного газа. При наи­более простых соотношениях 3Fe2Os + 9СО = 6Fe + 9С02, или 9 • 22,4/(6 • 56) = 0,6 м3/кг, или 600м3/т металлическо­го железа.

При содержании в металлизованном продукте ~80% ме­таллического железа (что соответствует содержанию пустой породы 5 %, углерода – 2 % и степени металлизации 90 %) и степени использования восстановительной способности газа – восстановителя 0,4 расход газа-восстановителя составит: 600 • 0,8/0,4 = 1200 м3/т продукта.

С учетом углекислотной или паровой конверсии, напри­мер, CH4 + CO2 = 2СО + 2Н2 1 м3 природного газа позволяет получить 4 м3 газа-восстановителя. Т. е. для удовлетворе­ния требований процесса восстановления гематитовой руды получение 1 т металлизованного продукта обеспечивает рас­ход природного газа ~ 300 м3. В ориентировочном расчете принят ряд допущений (природный газ состоит из 100 % CH4, окислители в восстановительном газе отсутствуют, коли­чеством газа, необходимого для науглероживания губки, пренебрегаем и т. д.). Однако порядок расхода газа получи­ли соответствующим практическому. Подобное количество га­за должно также обеспечить тепловые потребности процесса.

Для условий процесса "Мидрекс": температура газа – восстановителя 800 0C; температура колошникового газа 300 0C; температура металлизованного продукта после окон­чания процесса 720 0C; тепло металлизованного продукта (на 1 кг) (теплоемкость – 1,05 кДж/кг • К): 1 • 1,05х х(720-20) = 735 кДж. Тепло, оставляемое в печи газом – восстановителем (теплоемкость газа 1,5 кДж/м3 • К): (1200/1000) • 1,5(800-300) = 900 кДж.

С учетом потерь и возможного (небольшого) развития эндотермических реакций газ-восстановитель обеспечивает тепловые потребности процесса. С учетом неучитываемых в этом расчете процессов (конверсия природного газа и т. д.) можно считать, что на 1т губчатого железа расходуется 300-350 м3 природного газа.

Получение жидкого металла ‘ ‘

Эти процессы в настоящее время проходят стадию промыш­ленного освоения. Проведем ориентировочный расчет расхода топлива на процесс получения жидкого металла при исполь­зовании 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 источников водорода). Топливо сжигается в потоке холодно­го дутья, состоящего из 100 % кислорода, температура отходящих газов 1500 0C.