АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
Восстановление железных руд до металла является основным звеном современной технологии металлургического производства. В подавляющем большинстве случаев восстановление ведется в доменных печах, которые при использовании весьма совершенного оборудования и с минимальными затратами по переделу обеспечивают получение до 10 тыс. т железа в сутки в форме жидкого чугуна.
Доменная печь может быть приспособлена к проплавке почти любой из встречающихся в природе железных руд, а выплавляемый продукт — жидкий чугун — при господствующих современных способах производства стали находит свое применение без какой-либо дополнительной подготовки.
В настоящее время доменная печь как весьма экономичный агрегат высокой производительности не имеет конкурентов. Однако доменному производству свойственны следующие существенные недостатки: необходимость применения каменноугольного кокса, использование железорудного сырья в виде достаточно прочного кускового материала (агломерата). Таким образом, необходимыми условиями для функционирования доменного производства являются: добыча коксующихся углей, наличие коксохимического производства, обогащение железных руд, агломерационное производство и т. д. Все это помимо чисто производственных затрат связано с решением серьезных экологических проблем.
В этих условиях возможность организации рентабельного процесса прямого получения железа непосредственно из железной руды, минуя доменную печь, представляет собой заманчивую инженерную задачу. При этом необходимо принять во внимание также следующее:
— развитие способов глубокого обогащения железных руд обеспечивает в настоящее время получение не только высокого содержания железа в концентратах, но и существенной степени очистки их от серы и фосфора;
— материал, полученный непосредственно из железных 'руд, практически не содержит примесей цветных металлов. Так, например, из руд Лебединского месторождения (КМА) можно получить материал, содержащий <0,001 % Zn и <0,002 % РЬ. .
Такие материалы незаменимы при производстве сталей ответственного назначения, требующих высокой чистоты по примесям цветных металлов.
Наряду с доменным процессом существует ряд способов прямого восстановления железных руд, применение которых в последнее время дало успешные результаты. Под процессами прямого получения железа (ППЖ) понимают такие химические, электрохимические или химико-термические процессы, которые дают возможность получать непосредственно из руд, минуя доменную печь, металлическое железо в виде губки, крицы или жидкого металла. Преимущества способов ППЖ по сравнению с традиционной технологией оправдывают их применение и открывают большие возможности для их дальнейшего совершенствования. К таким преимуществам способов ППЖ относятся:
— возможность использования энергетических углей или природного газа для замены кокса;
— отсутствие зависимости или лишь небольшая зависимость от ОЭС (Объединенной энергосистемы);
— отсутствие необходимости тщательной подготовки шихтовых материалов в отличие от доменной плавки, по крайней мере для некоторых способов прямого восстановления;
— наличие небольших производственных агрегатов, обеспечивающих возможность гибкого изменения производства с учетом конъюнктуры;
— возможность создания экологически чистой технологии, так как полный отказ или ограниченное производство кокса дает огромное преимущество в области защиты окружающей среды, кроме того, процессы исключают необходимость агломерации руд.
Существует много патентов и предложений, описывающих способы прямого восстановления железа из руд, однако лишь немногие из них прошли промышленную и опытно-промышленную проверку. Достаточно полно различные способы можно представить с помощью классификации, учитывающей физико-химические основы технологических схем, применяемые агрегаты, вид используемой энергии, состояние получаемого продукта, назначение продукта, масштабы применения.
В настоящее время решение проблемы получения железа, минуя доменный процесс, в промышленных масштабах осуществляется в основном следующими способами:
1) восстановление Fe из твердых железорудных материалов взаимодействием с твердыми или газообразными восстановителями (твердофазное восстановление) по реакциям
Fe2O3+ {С; СО; Н2; СН4} → Fe + (СО; С02; Н20);
2) восстановление железа в кипящем железистом шлаке (жидкофазное восстановление) по реакциям
(FeO) + {С; СО} → Fe + СО2;
3) получение из чистых железных руд карбида железа по реакции
3Fe2O3 + 5Н2 + 2СН4= 2Fe3C + 9Н2О.
Процесс протекает при температуре -600 ºС и давлении ~4атм (0,4 МПа). Получаемые зерна (0,1— 1,0 мм) содержат >90 % Fe3C.
В связи с ужесточением экологического контроля за металлургическим производством и как следствие в связи с необходимостью иметь шихтовые материалы, чистые от примесей цветных металлов, масштабы внедоменного производства железа непрерывно растут, одновременно расширяется и фронт исследовательских работ в этом направлении.
Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 1910;