МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 6

I. Расход углерода на восстановление и науглероживание металла:

Fe2O3 + ЗС = 2Fe + СО – 4240 кДх</кг Fe. *

На 1 кг металлического железа 36/112 = 0,321 кг С. При содержании в жидком металле 95,5 % Fe и 4,5 % С: расход углерода на восстановление 955 • 0,321 = 307 кг; расход углерода на науглероживание металла 45 кг; суммарный рас­ход углерода 307 + 45 = 352 кг/т металла.

И. Расход тепла на восстановление и расплавление (на 1 кг металла)-.

Тепло прямого восстановления: 4240 • 0,955 = 4051 кДж; тепло жидкого металла 1176 кДж; тепло жидкого шлака (при­нята энтальпия шлака 1680 кДж/кг).

Бедная руда (окисленные кварциты, содержащие 30% Fe; 42,9 % Fe2O3; 50 % SiO8): 14

Расход руды: 95,5/30 = 3,18 кг/кг; приход SiO2: 3,18 • 0,5 = 1,59 кг/кг; количество пустой породы руды: (1 – 0,429) • 3,18 = 1,82 кг/кг; при основности шлака CaO/SiO = 1,2 добавлялся CaO 1,59 • 1,2 = 1,91 кг, выход шлака: 1,82 +1,91 = 3,73 кг/кг; тепло шлака:

1680 • 3,73 = 6266 кДж.

Богатая руда (концентрат 60 % Fe, 10 % SiO2, 82,9 % Fe3O4):

Расход руды: 955/60 = 1,59 кг/кг; приход SiO2: 1,59 • 0,1 = 0,159 кг; количество пустой породы руды (1 – 0,829) ¦ 1,59 = 0,272 кг.

При основности шлака Ca0/Si02 = l,2 добавляется CaO 0,159 • 1,2 = 0,191 кг; выход шлака: 0,272 + 0,191 = = 0,463 кг; тепло шлака: 1680 • 0,463 = 778 кДж.

Общий расход тепла для бедной руды: 4051 +1176 + + 6266 = 11493 кДж; для богатой руды 4051 + 1176 + 778 = = 6005 кДж.

III. Теплоотдача углерода, сгорающего в потоке дутья

117936 ______________________ 22 , 4_________ х

QC 12 2 • 12lw(l-/) + 0,5/1

4(1 – – ‘ко – jH!?-] –

Где ю – содержание кислорода в дутье; о» = 1,0; /- содер­жание влаги в дутье, / = 0; Wqrn – теплосодержание дутья

При заданной температуре Wta ~0; W’31 – теплосодержание

O1N H2O с д

Водяных паров при заданной температуре дутья, W ~ 0;

‘ HjO

TK tK

Г— теплосодержание колошникового газа, Jflcr = » 2201 кДж/мэ.

Q ш Jlim. _ – IM-(1 _ co)W^r « 5720 кДж/кг С. 12 2 * 12

IV. Расход углерода-теплоносителя без учета расхода на перерабатку известняка:

Для бедной руды: 11483/5720 = 2 т/т; для богатой руды 6005/5720 = 1,05 т/т.

V. Расход углерода на переработку известняка.

Принято, что на 1 кг известняка расходуется 0,25 кг

Углерода.

Для бедной руды добавляется 1,91 кг CaO. При содержа­нии в известняке 53 % CaO добавляется известняка 1,91/0,53 = 3,6 кг. Расход углерода: 3,6 • 0,25 =

= 0,9 кг/кг (т/т).

Для богатой руды добавляется 0,191кг CaO известняка: 0,191/0,053 = 0,36 кг. Расход углерода: 0,36 • 0,25 = = 0,09 кг/кг (т/т).

VI. Расход углерода-теплоносителя с учетом тепловых потерь (20%), т/т металла:

Для бедной руды (2,0 + 0,9): 0,8 = 3,63, для богатой руды (1,05 + 0,09): 1,43.

VII. Общий расход углерода на процесс (на восстановление, науглероживание и удовлетворение тепловых потребностей).

Для бедной руды 3,63 + 0,352 = 3,98. Для богатой руды 1,43 + 0,352 = 1,78.

VIII. Расход угля (80% С) на процесс получения металла.

Бедная руда 3,98:0,8 = 4,98 т/т. Богатая руда 1,78: 0,8 = 2,23 т/т.

Необходимо отметить, что очень высокие расходы топлива (даже для подготовленных руд) обусловлены высоким тепло­вым и химическим потенциалом колошникового газа (1500 °С; 100 % СО). В связи с этим перспективы развития способов получения жидкого металла, использующих недефицитное твердое топливо в качестве восстановителя и теплоносите­ля, связаны с нахождением путей использования энергии га­за. Этот газ можно использовать для максимального предва­рительного восстановления руды в отдельном агрегате (на­пример, процесс Корекс). Однако кроме усложнения схемы в этом случае возможно применение лишь кускового сырья, т. е. необходимо предварительное окускование руд (агломе­рация или производство окатышей). Возможно также частич­ное 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 колошни­ковом газе при возвращении 80 % тепла ванне металла рас­ход топлива может быть снижен на 30-40 %. Приведенные упрощенные расчеты позволяют, однако, считать, что получе­ние 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 до­ля 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 двух­валентного железа.