МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 125

Например, в доменной плавке медь и никель, имеющие меньшее сродство к кислороду, чем железо, восстанавли­ваются и переходят в чугун практически полностью. Наобо­рот, Al, Mg, Ca остаются в основном в шлаке (содержание этих металлов в чугуне составляет тысячные и даже десяти­тысячные доли процента). Фосфор, марганец и кремний расп­ределяются между шлаком и чугуном в соизмеримых количест­вах.

Восстановление этих металлов (а также Cr, V и др.) облегчается в результате их растворения в чугуне или образования с железом химических соединений. Например, за одинаковый промежуток времени достигается значительно более высокая степень восстановления SiO2 твердым углеро­дом в присутствии железа (рис. 52). Причем этот процесс Иолучает развитие при относительно более низких темпера-

271

Рмс. 52. Влияние железа M достигаемую

Степень восстановления кремнезема твер. дым углеродом за 2 ч

Турах. Аналогичные закономерности наблюдаются и при вос­становлении других металлов в присутствии железа.

§17. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРЯМОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Процессы прямого получения жидкого металла непосред­ственно из железорудных материалов, как достигшие про­мышленных масштабов, так и находящиеся в стадии лабора­торных и полунромышленных испытаний, очень многообразны по типу агрегатов, используемых восстановителей и полу­чаемых продуктов, поэтому можно с различных позиций их и классифицировать.

Прежде всего целесообразно разделить все предложенные технологические схемы прямого получения жидкого металла на две группы: многоступенчатые процессы, которые пре­дусматривают две и более стадий, на пути переработки же­лезорудных материалов в жидкий металл, и одностадийные- процессы, осуществляемые в одном агрегате.

Многоступенчатые процессы включают стадии нагрева и восстановления железорудных материалов, плавления и рафи­нирования получаемого металла. Все эти стадии могут осу­ществляться в агрегатах различного типа, работающих в од­ной технологической цепи. Например, для нагрева и частич­ного восстановления железорудных материалов могут быть применены шахтные или вращающиеся печи, реакторы кипящего слоя, циклонные камеры, конвейерные машины или другие агрегаты, а для окончательного восстановления, плавления и рафинирования металла — электропечи (сопротивления, индукционные, дуговые, плазменные), отражательные печи и другие.

Разделение во времени и пространстве стадий восстанов­ления и плавления железорудных материалов, осуществляемы* 272

При различных температурах, является основным преимущест­вом многоступенчатых процессов, так как позволяет повы­сить стойкость огнеупорной футеровки агрегатов, избежать нежелательного явления — настылеобразования и слипания материалов. Многостадийность процесса позволяет также по­высить эффективность использования тепловой и химической энергии газов, отходящих из агрегатов последующих ступе­ней. Отдельные стадии и процесс в целом поддаются регули­рованию и управлению.

Недостатком многоступенчатых процессов является взаи­мозависимость работы отдельных агрегатов, сравнительно низкие температуры на стадии предварительного восстанов­ления, уровень которых ограничивается температурой начала плавления восстанавливаемых железорудных материалов. Это исключает возможность существенного повышения скорости восстановления и, следовательно, производительности многоступенчатого процесса в целом.

В связи с многообразием агрегатов, которые могут при­меняться на стадии предварительного восстановления, мно­гоступенчатые процессы целесообразно сгруппировать по видам этих агрегатов: процессы с использованием вращаю­щихся шахтных печей, циклонных камер и т. д.

Характерные для многоступенчатых способов недостатки можно устранить организацией высокотемпературного процес­са прямого получения жидкого металла в одну стадию. В этом случае в одном агрегате совмещаются стадии нагрева, восстановления, плавления и рафинирования металла. Вос­становление железорудных материалов можно осуществлять при неограниченно высоких температурах, что благоприятно сказывается на кинетических параметрах процесса и произ­водительности агрегата.