Бескоксовая металлургия
Выплавка чугуна, осуществляемая традиционным методом, включает в себя восстановление железа оксидом углерода, при котором оно быстро растворяя в себе углерод, образует чугун. В свою очередь, из чугуна могут быть получены различные виды сталей, а также железо, путем удаления из него углерода (обезуглероживание).Таким образом, использование в промышленности методов науглероживания и обезуглероживания позволило им стать одними из ведущих в современной металлургии.
Исходным сырьем для данного производства является добываемая руда, в состав которой входит окись железа, либо закись-окись железа, причем в качестве топлива применяют кокс.
Однако данная схема производства имеет свои недостатки такие как: выбросы сернистого газа, оксида углерода, а также пыли. Поэтому в последнее время наибольший интерес представляет так называемая «бескоксовая металлургия», которая превосходит доменный процесс как с технической, так и с экономической стороны.
К одному из крупных производителей, использующих указанный способ, можно отнести завод «Орегон Стил», расположенный в городе Портленд (США).
Основным сырьем для производства является магнетитовый концентрат, содержание железа в котором составляет до 71 процента. Указанный концентрат получают в виде мелкодисперсного порошка из обедненных руд. Однако в чистом виде магнетитовый концентрат еще нельзя использовать, так как при его загрузке в печь, она забивается. Вот почему к данному сырью добавляют бентонит (природный глинистый минерал), а в качестве флюса используют известняк.
Для того чтобы получить необходимую фракцию используют барабанные окомкователи, в которых получают окатыши - сырые комки диаметром до 10 миллиметров, в дальнейшем, подвергаемые обжигу для их последующего упрочнения.
Окатыши восстанавливаются с помощью природного газа. Учитывая, что природный газ в чистом виде слабо взаимодействует с окислами железа, через него пропускают газ, отходящий из шахтной печи, тем самым подвергая его конверсии. Основу такого газа составляет углекислый газ, при реакции которого с природным газом получаются окись углерода и водород. Затем полученная смесь, нагретая до температуры 1100 градусов Цельсия, поступает в шахтную печь. При этом все тепловые затраты обеспечиваются теплоносителем, в качестве которого выступает газ, идущий на восстановление.
В результате указанного процесса получают «губчатое железо» - пористый материал, с содержанием в нем около 95 процентов железа и в около 1-го процента углерода. Охладив губчатое железо направляемым на конверсию природным газом до температуры 50 – 65 градусов, его выгружают в бункер для последующей подачи в дуговые электропечи для плавки. Данным способом получается железо, из которого при необходимости получают сталь, путем добавления в него углерода.
В качестве отличительной особенности технологии, применяемой на заводе «Оригон Стил», необходимо указать практически полную утилизацию шламов газоочистки и используемого газа. Указанные компоненты направляют в отстойники для пульпы, которые в дальнейшем являются основой для получения упомянутых выше окатышей.
Сегодня данным способом перерабатывается не более двух процентов от всего объема перерабатываемой руды. Однако преимущества бескоксовой металлургии очевидны наряду с традиционными способами. К таким преимуществам можно отнести следующие: полученная сталь является более чистой; железо получается путем его восстановления без проведения процесса плавления; уменьшаются выбросы сернистого газа. Кроме того, железный порошок, получаемый из губчатого железа, играет все более существенную роль для использования, в частности, в порошковой металлургии и в возрастающих масштабах находит применение в промышленности для изготовления различных материалов.
Исходным сырьем для данного производства является добываемая руда, в состав которой входит окись железа, либо закись-окись железа, причем в качестве топлива применяют кокс. Однако данная схема производства имеет свои недостатки такие как: выбросы сернистого газа, оксида углерода, а также пыли. Поэтому в последнее время наибольший интерес представляет так называемая «бескоксовая металлургия», которая превосходит доменный процесс как с технической, так и с экономической стороны.
К одному из крупных производителей, использующих указанный способ, можно отнести завод «Орегон Стил», расположенный в городе Портленд (США).
Основным сырьем для производства является магнетитовый концентрат, содержание железа в котором составляет до 71 процента. Указанный концентрат получают в виде мелкодисперсного порошка из обедненных руд. Однако в чистом виде магнетитовый концентрат еще нельзя использовать, так как при его загрузке в печь, она забивается. Вот почему к данному сырью добавляют бентонит (природный глинистый минерал), а в качестве флюса используют известняк.
Для того чтобы получить необходимую фракцию используют барабанные окомкователи, в которых получают окатыши - сырые комки диаметром до 10 миллиметров, в дальнейшем, подвергаемые обжигу для их последующего упрочнения.
Окатыши восстанавливаются с помощью природного газа. Учитывая, что природный газ в чистом виде слабо взаимодействует с окислами железа, через него пропускают газ, отходящий из шахтной печи, тем самым подвергая его конверсии. Основу такого газа составляет углекислый газ, при реакции которого с природным газом получаются окись углерода и водород. Затем полученная смесь, нагретая до температуры 1100 градусов Цельсия, поступает в шахтную печь. При этом все тепловые затраты обеспечиваются теплоносителем, в качестве которого выступает газ, идущий на восстановление.
В результате указанного процесса получают «губчатое железо» - пористый материал, с содержанием в нем около 95 процентов железа и в около 1-го процента углерода. Охладив губчатое железо направляемым на конверсию природным газом до температуры 50 – 65 градусов, его выгружают в бункер для последующей подачи в дуговые электропечи для плавки. Данным способом получается железо, из которого при необходимости получают сталь, путем добавления в него углерода.
В качестве отличительной особенности технологии, применяемой на заводе «Оригон Стил», необходимо указать практически полную утилизацию шламов газоочистки и используемого газа. Указанные компоненты направляют в отстойники для пульпы, которые в дальнейшем являются основой для получения упомянутых выше окатышей.
Сегодня данным способом перерабатывается не более двух процентов от всего объема перерабатываемой руды. Однако преимущества бескоксовой металлургии очевидны наряду с традиционными способами. К таким преимуществам можно отнести следующие: полученная сталь является более чистой; железо получается путем его восстановления без проведения процесса плавления; уменьшаются выбросы сернистого газа. Кроме того, железный порошок, получаемый из губчатого железа, играет все более существенную роль для использования, в частности, в порошковой металлургии и в возрастающих масштабах находит применение в промышленности для изготовления различных материалов.