Żelazko gąbczaste: właściwości, metody pozyskiwania, zastosowanie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Żelazo gąbczaste uzyskuje się poprzez redukcję koncentratów lub wysokiej jakości rud żelaza w warunkach narażenia na stosunkowo niskie temperatury – poniżej 1100 stopni Celsjusza. Takie procesy wykluczają wytapianie rudy i jej spiekanie.

Historia

Dość dawno temu udowodniono, że można od razu uzyskać żelazo z rudy. W warunkach laboratoryjnych proces ten jest łatwy do wdrożenia. W rezultacie metalurdzy stanęli przed zadaniem stworzenia technologicznych metod wydobycia żelaza w ilościach przemysłowych bezpośrednio z rudy. Teraz takie metody zostały znalezione i wprowadzone do produkcji.

Żelazo pozyskiwane bezpośrednio z rudy nazywa się gąbczastym. A metody pobierania są metodami bezdomenowymi lub metodami przywracania bezpośredniego.

Pierwsze eksperymenty z uzyskaniem żelaza gąbczastego bez użycia topienia wielkopiecowego w Związku Radzieckim zostały podjęte w latach 50-tych ubiegłego wieku.

Pierwsza produkcja tego metalu została wprowadzona do przemysłu w latach 70-tych. Pierwsze metody technologiczne wytwarzania żelaza gąbczastego bez użycia wielkiego pieca różniły się nieznacznie.wydajność. Otrzymany produkt zawierał szeroką gamę zanieczyszczeń.

Gaz ziemny nadał tej produkcji nowy impuls. W latach 80-tych XX wieku zaczął być szeroko stosowany w produkcji górniczej i hutniczej. Stwierdzono wówczas, że idealnie nadaje się do realizacji bezpośredniej redukcji żelaza z rudy. Ponadto zaczęto szeroko stosować inne gazy inne niż naturalne (gaz towarzyszący z produkcji ropy naftowej, frakcje gazowe podczas zgazowania różnych węgli itp.).

Poprawa procesów technologicznych i ich wprowadzenie w latach 90-tych spowodowały, że energochłonność i koszty kapitałowe bezpośredniej redukcji żelaza uległy znacznemu zmniejszeniu. Rozpoczął się znaczny wzrost produkcji żelaza innego niż hutniczy.

Bezpośrednia bezdomenowa produkcja żelaza gąbczastego - procesy, w których metal jest odzyskiwany z rudy za pomocą gazów, stałego węgla. A także razem - stały węgiel i gaz. Odbywa się w temperaturze około 1000 stopni Celsjusza. Jednocześnie naturalna skała nie jest doprowadzona do żużlowania, zanieczyszczenia w niej nie są przywracane, w wyniku czego metal jest wystarczająco czysty. Eksperci nazywają ten proces i innymi terminami:

• bezpośrednia produkcja żelazka gąbczastego;
• Hutnictwo bezkoksowe;
• hutnictwo bezdomenowe;
• częściowa metalizacja rudy.

Obecnie metody wydobycia metali takimi metodami na skalę przemysłową są praktykowane w Rosji, Chinach, Szwecji, Niemczech, Wielkiej Brytanii, Norwegii iinne kraje.

Wszystkie znane metody są podzielone na dwie grupy:

• żelazo powstaje, gdy ruda jest wystawiona na działanie gazowego środka redukującego;
• pod wpływem stałego środka redukującego na rudę żelaza.

Metody wytwarzania żelaza gąbczastego przy użyciu metody bezdomenowej zostały opatentowane przez prawie pięćset.

Odzyskiwanie żelaza za pomocą substancji gazowej

Do redukcji gazów wykorzystuje się wodór i tlenek węgla. Zwykle metodę stosuje się, gdy ruda żelaza jest kruszona i podgrzewana do 850 stopni, a następnie prażona. Następnie trafia do obrotowego pieca rurowego. Tam metal ulega redukcji pod wpływem gazów redukujących przemieszczających się w kierunku masy rudy. Przed wyjściem z pieca wchodzi do kontenera chłodniczego. Produkt końcowy jest następnie mielony w młynie kulowym.

Następnie masa przechodzi przez specjalny separator magnetyczny. Żelazo posortowane przez separator trafia następnie pod prasę, która formuje żelazo gąbczaste w brykiety.

Otrzymywanie żelaza za pomocą stałego środka redukującego

Jeżeli produkcja wykorzystuje technologię wytwarzania żelaza gąbczastego metodą stałej redukcji, wówczas metoda ta obejmuje następujące operacje:

• kruszenie i mielenie rudy;
• aby osiągnąć wysokie stężenie żelaza, nie więcej niż 3% skały płonnej, przeprowadza się wzbogacanie magnetyczne;
• wzbogacona ruda jest mieszana z paliwem organicznym, w tym trocinami i innymi podobnymi materiałami organicznymistruktury;
• tworzenie powstałej masy brykietów, a następnie przekazanie ich do pieca w celu wypalenia.

Odzysk żelaza następuje w wyniku spalania węgla zawartego w brykietach.

Otrzymane żelazo gąbczaste, zarówno w postaci stałej, jak i gazowej, jest następnie przesyłane do standardowej obróbki w celu uzyskania stali.

Przetapianie odbywa się zwykle w piecach elektrycznych, podczas gdy wymagana ilość węgla i innych zanieczyszczeń jest wprowadzana do metalu.

Klasyfikacja procesów

Metalurdzy klasyfikują procesy produkcji żelaza wielkopiecowego według rodzaju produktu końcowego, a mianowicie:

• produkcja materiałów do wielkiego pieca z częściową metalizacją (od 30 do 50 procent);
• produkcja żelaza gąbczastego, produktu stałego, wysoce metalizowanego (od 85 do 95 procent), do dalszej obróbki na stal;
• produkcja żelazka dymowego, produktu metalizowanego z tworzywa sztucznego;
• produkcja półproduktu lub ciekłego żelaza do dalszego procesu wytapiania.

Produkty do bezpośredniego przywracania

Cztery typy są powszechnie klasyfikowane jako produkty do bezpośredniej redukcji żelaza:

• gąbczaste;
• wsad metalizowany;
• błyszczący;
• półprodukt żeliwny lub węglowy.

Żelazo gąbczaste

Uzyskuje się go w wyniku procesów, w których redukcja metali odbywa się bez topienia, w temperaturze poniżej 1000-1200 stopni Celsjusza. postępowaniez jakiego wyjściowego surowca było stałe żelazo gąbczaste – struktury porowate, czyli granulki. W niektórych przypadkach jest to proszek metalowy. Gdy metal ten charakteryzuje się również tym, że ma dość dużą porowatość (w kształcie gąbki) ze względu na fakt, że podczas odbudowy właściwości objętościowe surowca uległy niewielkim zmianom.

Porowata powierzchnia takiego żelaza prowadzi do wysokiego stopnia utlenienia podczas przechowywania i transportu, gdy jest wystawiona na niesprzyjające środowisko (wysoka wilgotność).

Skład chemiczny tego metalu zawdzięcza swój skład oryginalnemu surowcowi (rudzie). W porównaniu do złomu żelazko gąbczaste jest czystsze. Ma minimalną obecność zanieczyszczeń innych metali.

Również żelazo gąbczaste uzyskane przez bezpośrednią redukcję wyróżnia się również obecnością w nim jałowych skał. Ze względu na to, że materiałem źródłowym są bogate koncentraty i rudy, nie jest on poddawany dodatkowemu oczyszczaniu. W rezultacie żelazo zawiera wszystkie wtrącenia skały płonnej pierwotnej rudy.

Żelazo gąbczaste znalazło drogę do produkcji stali, proszków żelaza i nawęglania miedzi.

Wsad metalizowany

Częściowo zredukowane żelazo to ładunek metalizowany. Służy do chłodzenia procesu wytapiania, a także do późniejszego topienia w wielkich piecach. Poziom odzysku wsadu metalizowanego wynosi poniżej 80%. Żelazko gąbczaste jest znacznie czystsze, stopieńjego odzysk wynosi ponad 90%.

Krzyk żelaza

W rurowych piecach obrotowych produkowane jest gorące żelazo wolne od cholery. Jego temperatura powrotu waha się od 1100 do 1200 stopni Celsjusza. Ten produkt to małe cząstki metalu, w których znajdują się zanieczyszczenia żużlowe. Objętość żużla w dymówce jest wysoka, około 10-20 proc. To żelazo wyróżnia się znacznymi zanieczyszczeniami siarki i fosforu.

Zastosuj kritsu do późniejszego przetopienia w wielkich piecach. Odrębne technologie wykorzystują ten produkt w produkcji stali w piecach elektrycznych.

Węgiel pośredni lub żeliwo

Te produkty są wytwarzane przy użyciu technologii odzyskiwania paliw stałych. Pod względem swoich właściwości są one podobne do tych wytopionych w wielkich piecach. Co więcej, półwęgiel lub żeliwo jest czasami otrzymywane przy znacznie mniejszej ilości ciał obcych.

Dalsza praca z tymi materiałami w celu uzyskania stali odbywa się w tradycyjny sposób.