МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 131

Одностадийные способы, осуществляемые по ^ схеме плавление—восстановление

Процессы этого типа включают предварительное плавление железорудных материалов с последующим восстановлением оксидов железа из расплава. В качестве восстановителя мо­гут быть использованы газы (СО, H2, CH4), твердый угле­род, вдуваемый в расплав, или углерод, растворенный в ме­таллической ванне. Основной предпосылкой для разработки таких процессов являлось стремление увеличить скорость восстановления оксидов железа, а следовательно, и произво­дительность процессов прямого получения жидкого металла. 284

Таблица 30. Основные нокаэателн высокотемпературных восстав овательн ых процессов

Процесс Тип Про- Проиэво – Расход на 1 т продукта шихты дукт дитель – ——-

Ность, угля, газа, кисло – тепла,

Т/(м3Х кг M3 рода, МДж

X сут) M3

Вращающиеся трубчатые печи

Бассе Рудно – Чугун 0,6-0,9 610 360* – 29,31

Уголь – , ная смесь

Штюр- Рудно – То же 0,9-1,3 1500- – – 37,68+41,87

Цель – уголь – 2000

Берг ная смесь

Азинкур Рудно – — " — 0,8 Нет св. Нет св. — Нет св.

Уголь – ная смесь

Вращающийся конвертер

Доред Рудно – Чугун 3-5 490-737 – 415-724 Het св.

7" уголь­ная ”’ смесь

Отражательная печь

KIUC Рудно – Сталь 3-5*" 432 279 122 22,4

Уголь- полупро – 319 кг

Ные дукт мазута окатыши

М> *Мазут, кг/т. **Общнй расход угля на восстановление и отопление печи.

Производительность, т/(м* • сут).

Однако сложность технологической разработки процессов такого типа, отсутствие огнеупорных материалов, способных надежно работать при воздействии на них агрессивных желе­зистых шлаков, сдерживают до настоящего времени их опро­бование в промышленных условиях. Большинство предложенных процессов опробованы лишь в лабораторных установках.

В 50-е годы в США и нашей стране одновременно были проведены полупромышленные эксперименты по осуществлению процессов, заключающихся в последовательном расплавлении руды и восстановлении оксидов железа и других металлов из рудного или рудно-флюсового расплава вдуваемым твердым Углеродом.

В результате недостаточно интенсивного подвода тепла в зону реакции восстановление сопровождалось резким вспени­ванием расплава и снижением скорости восстановительного процесса особенно на заключительной стадии, когда содер­жание FeO в расплаве достигало уровня < 10 %. Последнее объясняется низкой скоростью подвода реагентов в зону реакции.

В Швеции опробован на опытном реакторе процесс, осно­ванный на восстановлении оксидов железа из расплава углеродом, растворенным в металлической ванне (рис. 60).

Рнс. 60. Схема реактора для восстановле­ния жидких оксидов железа растворенным в металле углеродом:

J — питатель с быстровращающимся диском; 2 — зона горения; 3 — отходящие газы; 4 — водоохлаждаемые сопла для подачи ма­зута или газа; 5 — кислородные фурмы

В качестве топлива-восстановителя можно применять природ­ный газ, тонкоизмельченный уголь или мазут, которые непрерывно вдувают в ванну. Здесь происходит их разложе­ние, образующийся углерод усваивается металлом, за счет чего содержание углерода в нем поддерживается на уровне 3,5 %. Выделяющийся водород, барботируя через расплав, перемешивает его и также участвует в восстановлении. Однако в основном восстановление оксидов железа из расп­лава осуществляется прямым путем за счет углерода ванны.

Таким образом, процесс основывается на одновременном протекании реакций: ^, и,:*..¦ ^ , ¦< п

Ctb = [Cl; 286

Fe О = (Fe О ); га Ayg тп п

(FemOn) + «[С] = ZnFejic + «СО.

Монооксид углерода, образующийся при восстановлении, и водород от разложения вдуваемого топлива дожигается непосредственно над ванной в токе кислорода. Кислород вдувают так, чтобы зона высоких температур (~ 2500 0C) была расположена возможно ближе к поверхности ванны, тем­пература которой составляет ~ 1350 0C. Отходящие от реак­тора газы содержат в основном CO2, их температура дости­гает 1500 0C. Благодаря окислительной атмосфере над ван­ной восстановление Si, Mn и P не происходит.

Загрузка концентрата в реактор осуществляется спе­циальным питателем с быстро вращающимся диском. С его по­мощью концентрат отбрасывается к стенкам реактора, где направление его потока изменяется с горизонтального на вертикальный. В результате вдоль стен по окружности реак­тора образуется вертикальный поток концентрата, отделяю­щий огнеупорную кладку от внутренней высокотемпературной зоны. В связи с этим температура футеровки не превышает температуры нагреваемого концентрата. В потоке концентрат нагревается и плавится прежде, чем достигает ванны. Ме­талл и шлак выпускают из реактора в виде эмульсии, так как в условиях интенсивного кипения ванны их разделение в реакторе невозможно.