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.