7. В отличие от доменных печей диаметр шахтных печей ограничен из-за отсутствия очагов горения (зон практически равного давления, из которых достаточно равномерно продувается все сечение шахты). Кроме того, в шахтных печах подвод газа-восстановителя осуществляется в слои с периферии. Чем больше поперечный размер шахтной печи, тем труднее достичь равномерного распределения газа по сечению слоя и, следовательно, равномерной тепловой и восстановительной обработки слоя, поэтому шахтные печи имеют ограничения по размеру и производительности (максимальная, достигнутая ныне до 800тыс. т в год).
8. Процесс получения и проплавки губчатого железа обеспечивает получение стали повышенного качества, поэтому эта технология наиболее выгодна именно с этой целью. Таким образом, процесс получения стали из металлизованных материалов может быть осуществлен лишь при наличии определенных условий: наличие легкообогатимых и не имеющих примесей железных руд; наличие недорогих источников газа-
21
Восстановителя; наличие недорогой электроэнергии; целесообразность строительства мини-заводов.
Получение жидкого металла из руд. Из множества предложений и патентов, существующих в разных странах, в настоящее время сохраняют значение и имеют перспективы технологии, которые можно сгруппировать в три направления. Первым из них является использование неподготовленной руды любого размера кусков в плавильной печи с получением газа, который можно использовать в других устройствах как восстановитель или теплоноситель (в этом случае тепло может использоваться и в собственном агрегате).
Второе направление— плавка в печи предварительно восстановленного рудного материала, причем восстановителем является газ, отходящий из плавильной печи. В этом случае установка состоит из двух основных агрегатов — печь предварительного восстановления (чаще всего шахтная печь) и плавильная печь, а руда должна быть окускованной.
Третье направление — плавка руд в печах, оборудованных плазмотронами, или источниками тепла, которыми являются атомные реакторы.
При всей условности такой классификации она позволяет рассмотреть некоторые общие вопросы перспективности получения жидкого металла вне доменных печей.
Технология получения жидкого металла из руд имеет следующие особенности.
1. Восстановление ведется в области температур, превышающих температуры плавления чугуна и шлака (т. е. > 1400-1500 °С). Агрегат по своему устройству аналогичен нижней части доменной печи. Для достижения высоких температур требуется дутье, состоящее из 100% кислорода. Возможно использование некоторого количества азота и добавок (природный газ, водяной пар) для регулирования температуры и состава образующегося газа.
2. Возможно применение любого железорудного материала. При этом, если отходящий газ (практически не содержащий окислителей) используется для предварительного восстановления железорудной шихты, она должна быть окускованной, т. е. пройти стадию агломерации или производства окатышей (исключение — применение для предварительного восстановления агрегатов кипящего слоя— достаточно сложных и слабо освоенных в металлургии). Если газ используется для 22 иных целей, шихта не ограничивается по размеру кусков. В плавильной печи имеет место исключительно прямое восстановление оксидов. В связи с этим при использовании порошковой руды (предварительное восстановление отсутствует) расход топлива растет с ростом окисленности руды, поэтому плавка на бедных (особенно гематитовых) рудах приводит к очень высокому расходу топлива. При воплощении схемы с предварительным восстановлением целесообразно использовать легковосстановимые руды. В связи с этим все сложности, характерные для шахтных печей низкотемпературного восстановления, характерны и для данного способа.