Гъба желязо: свойство, методи за получаване, приложение

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Гъбеното желязо се получава чрез редуциране на концентрати или висококачествени железни руди при условия на излагане на относително ниски температури - по-малко от 1100 градуса по Целзий. Такива процеси изключват топенето на рудата и нейното синтероване.

История

Отдавна беше доказано, че е възможно да се получи желязо от руда веднага. В лабораторни условия този процес е лесен за изпълнение. В резултат на това металурзите бяха изправени пред задачата да създадат технологични методи за извличане на желязо в промишлени обеми директно от руда. Сега такива методи са открити и въведени в производството.

Желязото, получено директно от руда, се нарича гъбесто. А методите за извличане са бездомейни или директни методи за възстановяване.

Първите експерименти за получаване на гъбесто желязо без използване на топене в доменни пещи в Съветския съюз са предприети през 50-те години на миналия век.

Първото производство на този метал е въведено в индустрията през 70-те години. Първите технологични методи за производство на гъбено желязо без използване на доменна пещ се различават незначително.производителност. Полученият продукт съдържа голямо разнообразие от примеси.

Природният газ даде нов тласък на това производство. През 80-те години на XX век започва да се използва широко в минното и металургичното производство. Тогава се установи, че е идеален за осъществяване на директна редукция на желязо от руда. Освен това, други неприродни газове също започнаха да се използват широко (свързан газ от добив на нефт, газови фракции при газификацията на различни въглища и др.).

Усъвършенстването на технологичните процеси и въвеждането им през 90-те години доведе до факта, че енергийната интензивност и капиталовите разходи за директно намаляване на желязото са намалели значително. Започва значително увеличение на производството на желязо без взрив.

Директно производство на гъба желязо без домейн - процеси, когато металът се извлича от руда с помощта на газове, твърд въглерод. А също и заедно - твърд въглерод и газ. Извършва се при температура около 1000 градуса по Целзий. В същото време естествената скала не се довежда до шлака, примесите в нея не се възстановяват, в резултат на което металът е достатъчно чист. Експертите наричат този процес и други термини:

• директно производство на гъба желязо;
• безкоксова металургия;
• бездомейна металургия;
• частична метализация на руда.

Понастоящем методи за добив на метал по такива методи в индустриален мащаб се практикуват в Русия, Китай, Швеция, Германия, Великобритания, Норвегия идруги държави.

Всички известни методи са разделени на две групи:

• желязо се образува, когато рудата е изложена на газообразен редуциращ агент;
• под влияние на твърд редуциращ агент върху желязна руда.

Методи за производство на гъба желязо по метод без домейн са патентовани за почти петстотин.

Възстановяване на желязо с газообразно вещество

Водород и въглероден оксид се използват за газообразна редукция. Обикновено се използва метод, когато желязната руда се смачква и загрява до 850 градуса, последвано от печене. След това се изпраща във въртяща се тръбна пещ. Там металът се редуцира под въздействието на редуциращи газове, движещи се към рудната маса. Преди да напусне пещта, тя влиза в охлаждащия контейнер. След това крайният продукт се смила с помощта на топкова мелница.

Впоследствие масата преминава през специален магнитен сепаратор. След това желязото, сортирано от сепаратора, отива под пресата, която оформя гъбено желязо в брикети.

Получаване на желязо чрез твърд редуциращ агент

Ако производството използва технологията за производство на гъбено желязо чрез твърда редукция, тогава този метод включва следните операции:

• дробяване и смилане на руда;
• за да се постигне висока концентрация на желязо, не повече от 3% тънка порода, се извършва магнитно обогатяване;
• обогатената руда се смесва с органично гориво, което включва дървени стърготини и други подобни органичниструктури;
• създаване на получената маса от брикети, последвано от прехвърлянето им в пещта за изпичане.

Възстановяването на желязо става поради изгарянето на въглерод, съдържащ се в брикетите.

Полученото гъбено желязо, както в твърда, така и в газообразна редукция, впоследствие се изпраща на стандартна обработка за получаване на стомана.

Претопяването обикновено се извършва в електрически пещи, докато необходимото количество въглерод и други примеси се въвеждат в метала.

Класификация на процесите

Металурзите класифицират процесите на производство на доменно желязо според вида на крайния продукт, а именно:

• производство на материали за доменни пещи с частична метализация (от 30 до 50 процента);
• производство на гъбесто желязо, твърд продукт, силно метализиран (от 85 до 95 процента), за последваща обработка в стомана;
• производство на цъфтящо желязо, пластмасов метализиран продукт;
• производство на полуготов или течно желязо за по-нататъшен процес на топене.

Продукти за директно възстановяване

Четири вида обикновено се класифицират като продукти за директно намаляване на желязото:

• гъбесто;
• метализиран заряд;
• крещящ;
• чугун или въглероден междинен продукт.

Гъбесто желязо

Получава се в резултат на процеси, когато редукцията на металите става без топене, при температура под 1000-1200 градуса по Целзий. процедураот това, което е изходната суровина, твърдо гъбено желязо - порести структури, или пелети. В определени случаи това е метален прах. Когато този метал се характеризира и с това, че има доста висока порьозност (оформена като гъба) поради факта, че по време на възстановяването обемните характеристики на суровината са претърпели незначителни промени.

Порестата повърхност на такова желязо води до висока степен на окисляване по време на съхранение и транспортиране, когато е изложена на неблагоприятна среда (висока влажност).

Химическият състав на този метал дължи състава си на оригиналната суровина (руда). В сравнение със скрап, гъбеното желязо е по-чисто. Има минимално присъствие на примеси от други метали.

Също така гъбеното желязо, получено чрез директна редукция, също се отличава с наличието на безплодни скали в него. Поради факта, че изходният материал е богат на концентрати и руди, той не се подлага на допълнително пречистване. В резултат на това желязото съдържа всички включвания на отпадната скала на оригиналната руда.

Гъбесто желязо намери своя път в производството на стомана, производството на железен прах и карбуризирането на мед.

Метализиран заряд

Частично редуцираното желязо се нарича метализиран заряд. Използва се за охлаждане на процеса на топене, както и за последващо топене в доменни пещи. Нивото на възстановяване на метализирания заряд е под 80%. Гъбата желязо е много по-чиста, степенвъзстановяването му е над 90%.

Scream iron

Проклето горещо желязо се произвежда в тръбни ротационни пещи. Температурата му на възстановяване варира от 1100 до 1200 градуса по Целзий. Този продукт представлява малки метални частици, в които има примеси от шлака. Обемът на шлаката в цъфтящото желязо е висок, около 10-20 процента. Това желязо се отличава със значителни примеси на сяра и фосфор.

Нанесете kritsu за последващо претопяване в доменни пещи. Отделни технологии използват този продукт в производството на стомана в електрически пещи.

Въглероден междинен продукт или чугун

Тези продукти се произвеждат чрез технология за оползотворяване на твърдо гориво. По своите характеристики те са подобни на топените в доменни пещи. Нещо повече, полувъглерод или чугун понякога се получават с много по-малко чужди вещества.

Допълнителна работа с тези материали за получаване на стомана се извършва по традиционни начини.