МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 127

275

Руда

Рис. 54. Схема установки прямого получения жидкого металла по способу KR: 1 — восстановительная шахтная печь; 2 — плавильный газификатор; 3 — бункер для угля; 4 — шнеки; 5 — циклон; б — холодильник с вбрызгиванием воды; 7 – нагнетатель охлаждающего газа; 8 — нагнетатель рабочего газа; 9 — скруббер колошникового газа; 10 — сгуститель

В кипящем слое в токе вдуваемого кислорода, развивая тем­пературу до 2500 0C.

Верхняя часть плавильного газификатора выполнена в ви­де камеры успокоения. В этом зоне из вихревого слоя осаж­даются мелкие частицы твердого топлива, чем предотвра­щается их вынос газовым потоком. Здесь же осуществляется газификация твердого топлива. Образующийся газ, содержа­щий 90-95% СО и H2 (Н2/С0»0,3) и 1-5% СО, а также немного азота, разбавляется охлажденным газом того же сос­тава и после очистки с температурой 800—900 0C вдувается в шахту, обеспечивая в ней степень металлизации рудных материалов до 96%.

Шнеками через специальные трубы рудные материалы направляются в камеру успокоения плавильного газификато­ра. Плавление металла происходит в нижнем конце вихревого слоя вблизи кислородных форсунок. При этом образуется чу­гун, содержащий до 4% С; 0,4-2,5 % Si и 0,02-0,1 %S. Содержание фосфора зависит от состава угля и рудного ма­териала. Температура жидкого чугуна и шлака составляет 1450—1550 0C. Удельная потребность в кислороде составляет 500—600м3/т чугуна. Потребность в угле зависит от его качества и равна 500-800 кг/т чугуна.

Однако этот процесс также не решает проблемы бескоксо­вой металлургии. Получаемый полупродукт (чугун) требует дальнейшего передела в сталь. Производительность процесса в целом ограничивается производительностью шахтной вос­становительной печи (для получения степени металлизации рудных материалов 95—96 % требуется их пребывание в печи – 7-9 ч).

Принципиальным недостатком этих и других аналогичных процессов является зависимость производительности агрега­та от скорости восстановления железорудных материалов в твердой фазе, которая в свою очередь определяется темпе­ратурным уровнем процесса. Существенное повышение темпе­ратур в рассмотренных агрегатах невозможно из-за слипания материалов настылеобразования.

В связи с этим особый интерес представляют одностадий­ные процессы, в которых восстановление в твердой фазе – протекает в среде с максимальным тепловыделением. Роль среды может выполнять жидкий шлак или высокотемпературный факел. Однако в этом случае требуется специальная подго­товка шихты, так как ввод железорудных материалов в высо­котемпературную среду приводит к преждевременному их расплавлению, образованию железистого шлака, что вызывает износ огнеупорной футеровки агрегата. Применение тонко – измельченных рудно-угольных смесей, а тем более брикетов или окатышей из них, позволяет осуществить восстановление в твердой фазе без плавления реагентов и продуктов вос­становления несмотря на высокую температуру среды.

Примером осуществления такого способа одностадийного Получения жидкого металла является процесс во вращающемся Конвертере, получивший название Доред-процесс. Процесс основан на восстановлении измельченной руды или концент­рата коксовой мелочью в шлаке при высоких температурах.

Шлак в данном случае выполняет функции реакционной среды — теплоносителя. Образующийся при восстановлении монооксид углерода дожигается в конвертере над поверх­ностью шлака в токе кислорода, что является источником тепла в этом процессе.

Схема процесса представлена на рис. 55. Процесс перио­дический и ведется следующим образом. Во вращающийся кон­вертер загружается в небольшом количестве коксовая мелочь (или другой твердый восстановитель), которая нагревается до 1300—1350 0C. Затем в конвертер подают измельченную руду, коксик и при необходимости флюс. При дожигании образующегося при восстановлении монооксида углерода тем­пература материалов повышается, происходит восстановление оксидов железа углеродом кокса, плавление с образованием шлака и чугуна.

Вращение конвертера улучшает в нем тепло – и массо- обменные процессы. Чугун скапливается под слоем шлака, чем предохраняет его воздействие на футеровку вращающего­ся конвертера. По мере накопления чугуна и шлака проводят их выпуск, после чего цикл повторяется.