Недостатком одностадийных процессов является то, что при высоких температурах практически невозможно разделить во времени процессы восстановления и плавления железорудных материалов. Это предопределяет наличие жидких расплавов, содержащих оксиды железа, агрессивно воздействующих На огнеунорную футеровку агрегатов. При реализации одностадийных процессов проблематичным является также вопрос получения металла строго заданного состава, его регулирования.
Несмотря на эти недостатки, одностадийные высокотемпе-
273
Ратурные восстановительные процессы представляют наибольший интерес для решения задач бескоксовой металлургии. По условиям протекания восстановительных процессов и типу применяемых агрегатов на стадии предварительного восстановления железорудных материалов многоступенчатые процес – • сы мало чем отличаются от рассмотренных ранее способов получения губчатого железа. В связи с этим ограничимся рассмотрением одностадийных высокотемпературных процессов прямого получения жидкого металла. Перспективные процессы с использованием плазменного нагрева приведены отдельно в следующей главе.
Одностадийные способы прямого получения жидкого металла условно можно разделить на два вида. Первый вид, когда восстановление железорудных материалов протекает в твердой фазе с последующим плавлением и довосстановлением окислов железа из расплава (т. е. по схеме восстановление—плавление). Второй вид, когда восстановление оксидов железа осуществляется из расплава железорудных материалов (т. е. по схеме плавление—восстановление).
Рассмотрим предложенные способы согласно приведенной классификации.
Одностадийные способы, осуществляемые по схеме восстановление—плавление
Процессы подобного типа можно осуществлять в различных агрегатах. Существует ряд предложений по использованию для этих целей трубчатых вращающихся печей, имеющих в разгрузочном конце высокотемпературную зону для плавления восстановленных железорудных материалов. Схема установки для прямого получения жидкого металла с использованием вращающихся печей представлена на рис.53. В качестве рудного сырья можно использовать железную руду или окус – кованные железорудные материалы. Восстановителем может служить уголь, коксовая мелочь, полукокс.
С помощью горелок, установленных в плавильной зоне вращающейся печи, проводится плавление поступающих сюда восстановительных материалов. Высоконагретые газы из зоны плавления движутся во вращающейся печи навстречу шихте и нагревают ее. Восстановление осуществляется твердым угле’ родом шихты. Конечным продуктом является чугун. Благодаря 274
П
/Ц-Ж, 3
Рже. S3. Схема установки с применением трубчатых вращающихся печей (способ Азиикур):
1 — элеватор; 2 — исходная шихта; 3 — вращающаяся печь; 4 — вибропитатель; 5 — пылеуловитель; б — уборка пыли; 7 — зона горения топлива и плавления материалов; 8 — горелка
Повышению температуры в разгрузочном узле печи удельная производительность таких процессов составляет 0,6-0,9 т/(м3 • сутки), что в 1,5-2 раза выше, чем при получении губчатого железа во вращающихся трубчатых печах.
Преимуществами одностадийных способов получения жидкого металла в трубчатых вращающихся печах являются возможность использования неподготовленного железорудного сырья, возможность удаления большого количества серы и фосфора при применении высокоосновных шлаков и получения чугуна с низким содержанием кремния и марганца, простота схемы. Недостатком процесса является необходимость дальнейшей переработки получаемого продукта в сталь. Процессы по схеме восстановление—плавление в одну стадию могут осуществляться в агрегатах и другого типа.
Например, в Германии разработан и опробован в промышленных условиях способ KR. В этом процессе восстановителем и источником тепла является уголь. Установка (рис. 54) имеет два расположенных друг над другом реактора: нижний плавильный реактор, в котором также регенерируется восстановительный газ, и верхний восстановительный реактор – шахтная печь, в которой получают губчатое железо. Плавильный реактор является основным агрегатом установки. Он представляет собой угольный газификатор с вихревым слоем. Загружаемый в реактор уголь (0-50 мм) горит