МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 129

279

Вых электропечах. Можно выделить два принципиально воз­можных варианта организации таких процессов.

Первый заключается в погружении электродов в слой шла­ка, над которым расположен слой рудно-угольной смеси (рис. 57, а). При этом в слое шлака выделяется тепло и образуются газы (СО), которые вспенивают шлак, уровень его повышается, и в шлак вовлекаются частицы рудно – угольного слоя. В результате образуется угольно-шлаковый кипящий слой (рис. 57, б), представляющий собой гетеро­генную систему, состоящую из частиц шлака, угля, плавящей руды, восстановленного железа и пузырьков газа.

Второй вариант (рис. 57, в) состоит в погружении электродов в рудно-угольный слой, расположенный над слоем шлака. В этом случае тепло и газы выделяются в слое ших­ты, в результате чего образуется угольно-рудный кипящий слой. Примером исполнения процесса по первому варианту

Рже. 57. Схема процесса восстановления руд твердым углеродом в печах сопротивления:

А, б — угольно-шлаковый кипящий слой; е — угольно-рудный кипящий слой; 1 – шлак; 2 — металл; 3 — рудно-угольная смесь; 4 — угольно-шлаковый кипящий слой; 5 — угольно-рудный кипящий слой

Является способ Любатти, схема которого представлена на рис. 58.

Печь оборудована шестью подвижными электродами и устройством для подачи измельченной рудно-угольной смеси. Электроды полностью погружены в слой шлака, но не сопри­касаются с ванной металла и загружаемой шихтой. Это предохраняет электроды от разрушения. Шихта, загружаемая на слой шлака, нагревается последним, а также отходящим газом. В слое шихты последовательно протекают процессы нагрева, разложения гидратов и карбонатов, восстановления оксидов железа твердым углеродом и восстановительным га­зом.

Восстанавливаемая шихта постепенно опускается в Pe*

Рже. 58. Печь сопротивления Любатти:

1- футерованная чаша; 2- кожух; J – смеситель шихты; 4- питатель; 5- графитовые электроды; 6 – трансформатор; 7 – медные водоохлаждаемые элект – рододержатели; 8 — колпак вытяжного устройства

Зультате ее плавления в высокотемпературной зоне, грани­чащей со слоем шлака. Образующиеся капли металла проходят через слой шлака и накапливаются на подине печи.

Преимуществом способа Любатти является возможность по­лучения металла с низким содержанием серы (0,01—0,03 %), благодаря интенсивному ее удалению во время нагрева, а также возможности десульфурации при прохождении капель металла через слой шлака. В этом процессе можно получать жидкий полупродукт, содержащий 1,3-2,8 % С. Регулируя тепловой и шлаковый режимы плавки, можно обеспечить се­лективное извлечение железа при незначительном восстанов­лении и переходе в металл Si, Mn и Р.

Недостатком процесса является отсутствие необходимых условий для дожигания выделяющегося при восстановлении газа, утилизации его тепла, высокий расход электроэнергии (2200-3225 кВт • ч/т в зависимости от условий плавки).

Процесс по второму варианту с погружением электродов не в шлак, а в рудно-угольную смесь осуществлен в лабо­раторных условиях. Опыты показали, что благодаря выделяю­щемуся газу в слое рудно-угольной смеси происходит интенсивное перемешивание частиц этого слоя, что обеспе­чивает быстрый его нагрев, выравнивание температур в объеме слоя, облегчается подвод тепла к различным реак­ционным участкам. Процесс характеризуется высокой произ­водительностью и значительным колебанием состава получае­мого жидкого металла (содержание углерода изменяется от 0,5 до 0,4 %). Известны и другие предположения по осу­ществлению подобных процессов, которые, однако, не вышли из стадии лабораторного опробования.

Все рассмотренные процессы, основанные на использова­нии рудно-угольных смесей, имеют общий недостаток – в разных участках слоя практически невозможно обеспечить одинаковое соотношение частиц руды и твердого восстанови­теля. Это приводит к неравномерности развития восстанови­тельного процесса в объеме слоя и, соответственно, тре­бует подвода разного количества тепла. Осуществить это в реальных условиях не представляется возможным.

Задача облегчается при использовании рудно-топливных окускованных материалов, в которых при соответствующей подготовке содержание окбидов железа и твердого углерода в объеме практически одинаковое.

В этом случае потребление тепла при развитии эндотер­мических реакций прямого восстановления будет локализо­ваться объемами рудно-топливных окатышей или брикетов. Причем подводимое тепло будет обеспечивать развитие реак­ций прямого восстановления уже при таких температурах, которые значительно ниже температур плавления руды и золы топлива. В связи с этим особый интерес представляют одно­стадийные высокотемпературные процессы прямого получения жидкого металла, основанные на использовании рудно – угольных окатышей или брикетов. Такой процесс предложен в нашей стране и осуществлен в качающейся отражательной регенеративной печи с кипящим шлаковым слоем. Он получил название КШС-процесс (рис. 59).