Прямое получение железа



страница1/4
Дата13.12.2017
Размер0.55 Mb.
  1   2   3   4

При горении восстановление железа из руды происходит за счет реакции руды как непосредственно с углем, так и с образующимся при горении оксидом углерода (II) СО. Возможность получения железа из руд существенно облегчило обнаружение того факта, что при нагревании руды с углем возникает металл, который далее можно дополнительно очистить при ковке.

В настоящее время для этого используют специальные устройства — домны, кислородные конвертеры, электродуговые печи.


Электродуговые печи


http://comterm.ru/electric_arc_furnaces_ru/catalogue/img_p/KOMTEPM%20dc%20arc%20furnaces.pdf?PHPSESSID=da6d59d9858c2d198ba3d8de5118ca73
















Прямое получение железа


Прямое получение железа, процессы получения железа и стали непосредственно из рудных материалов, минуя стадию выплавки чугуна в доменных печах. Развитие Прямое получение железа связано с сокращением запасов коксующихся углей, необходимых для доменного процесса, а также ограниченностью ресурсов металлического лома контролируемой чистоты для производства качественной стали в электропечах. Многочисленные методы, предложенные, разработанные и частично осуществленные в опытно-промышленных и промышленных масштабах в разных странах, можно классифицировать по виду конечного продукта в соответствии с температурными условиями процесса на 3 основные группы:

  • получение губчатого железа при температурах ниже температуры образования жидкой фазы, когда вся пустая порода руды остаётся в конечном продукте, сохраняющем форму и размеры исходной руды;

  • получение крицы при температурах 1250-1350 °С, которые ниже точки плавления металлического железа, но достаточны для расплавления пустой породы; получение жидкого металла.

Наиболее распространены процессы производства губчатого железа с применением газообразного восстановителя: в ретортах (мощность установок, действующих в Мексике, Бразилии и др. странах, около 1 млн. т в год); в шахтных печах (мощность промышленных установок в США, Канаде, ФРГ и др. странах около 1,6 млн. т в год); в реакторах с кипящим слоем (промышленная установка проектной мощностью 1 млн. т в год построена в Венесуэле). Осуществлены процессы с применением твёрдого восстановителя во вращающихся печах (общая проектная мощность около 1,5 млн.т в год), однако вследствие невысоких технико-экономических показателей некоторые из этих печей остановлены. Суммарная мощность установок для получения губчатого железа различными методами (в основном в виде металлизованных окатышей для электросталеплавильного производства) оценивается в 3-4,5 млн. т в год (1975).

Получение крицы кричнорудным процессом развивалось в ряде стран до 60-х гг. 20 в., но затем утратило промышленное значение. Кричнорудный процесс, круппренн-процесс, современная модификация сыродутного процесса, представляющая собой непосредственное (минуя доменную печь) получение железа из руд; предназначается для переработки бедных труднообогатимых или комплексных железных руд во вращающихся трубчатых печах с целью получения крицы. Предложен немецким металлургом Ф. Иогансеном и впервые осуществлен на заводе фирмы Крупп в Магдебурге (Германия) в 1931—33. В 30— 50-х гг. в ряде стран было построено более 65 установок с вращающимися печами (длина 60—110 м, диаметр 3,6—4,6 м, производительностью 250—800 m/cym по исходной руде). В связи с неэкономичностью и невысоким качеством продукции Кричнорудный процесс утратил промышленное значение.

Получение жидкого металла осуществлено на опытно-промышленных установках производительностью до 200-500 тыс. т в год на основе комбинированных процессов, включающих стадии предварительного восстановления железа в твёрдом состоянии во вращающихся трубчатых печах или конвейерных машинах и плавки получаемого губчатого железа или металлизованных железорудных окатышей в электропечах. Разрабатываются одностадийные процессы получения жидкого металла - во вращающемся конвертере или в стационарных установках. Перспективы промышленного развития  Прямое получение  железа  обусловлены возможностью организации металлургических предприятий, в том числе заводов качественной металлургии, на базе местных ресурсов сырья и топлива (главным образом природного газа и некоксующихся углей), а также возможностью производства губчатого железа для порошковой металлургии. В СССР в конце 70-х гг. будет построен металлургический завод с полным циклом на базе Прямое получение железа (производство губчатого железа в шахтных печах с применением газообразного восстановителя).

Кричный передел, процесс рафинирования чугуна (удаления избыточных количеств углерода,  кремния,  марганца) с целью получения ковкого кричного (сварочного) железа. Возник примерно в 14 в. одновременно с развитием производства чугуна, просуществовал до 18 в. и был вытеснен более эффективным процессом - пудлингованием. Кричный передел осуществлялся в кричном горне, куда на слой горящего древесного угля над фурменной зоной помещали чушки чугуна. Чугун плавился и, стекая по каплям вниз через окислительную фурменную зону, подвергался рафинированию. Получаемый продукт скапливался на поду горна, где благодаря окислительному воздействию железистого шлака дополнительно обезуглероживался, образуя крицу массой 50-100 кг. Готовую крицу извлекали из горна и проковывали с целью уплотнения и выжимания шлака.

Вращающиеся печи, их виды и характеристики


Различают длинные и короткие вращающиеся печи. Длинные печи имеют длину до 185 м и более, а короткие — от 40 до 85 м. Первые применяются для мокрого и сухого способов производства, а вторые — для сухого или комбинированного способов. 

Длинные вращающиеся печи. Длинные печи различаются не только по длине и диаметру, но и по внутреннему устройству барабана. В зависимости от конструкции длинные печи бывают с теплообменными устройствами и без них, виды теплообменных устройств и запечных установок в этих агрегатах также бывают разные. 

Запечные установки применяют для предварительной подготовки сырья к обжигу в целях более полного использования тепла дымовых газов, образующихся при сгорании топлива, и снижения расхода последнего. 

Теплообменные устройства применяют для улучшения теплообмена между обжигаемым материалом и дымовыми газами. Их устанавливают внутри барабана печи. При этом конструкция теплообменников печей для мокрого и сухого способов отличается только в зоне сушки. Так, в барабане печей для мокрого обжига применяют корабельные стальные цепи и фильтры-подогреватели. В результате улучшаются условия поглощения материалом тепла из дымовых газов и ускоряется сушка шлама. Сырьевая мука или гранулы не обладают налипающими свойствами. Для ускорения подсушки их в холодном конце печи сухого обжига применяют встроенные теплообменники — лопастные, ячейковые и др. Они улучшают пересыпание материала в печи при вращении барабана и соответственно условия теплообмена. 


Печи, предназначенные для мокрого и сухого обжига, отличаются между собой отношением длины барабана к его диаметру. У печей для сухого способа это отношение несколько меньше и составляет от 30 до 35, а у печей для мокрого способа от 34 до 42. 

Длинные печи при сухом способе производства применяют для обжига негранулированной сырьевой муки. При этом используют как сухую сырьевую муку, так и незначительно увлажненную. Преимущество длинных печей состоит в том, что они имеют большую производительность и в них значительно снижается расход тепла на обжиг клинкера. Чем длиннее печь, тем более полно будут охлаждаться дымовые газы при своем движении по длинному барабану и тем меньше окажется непро; изводительная потеря тепла с дымовыми газами. Так, например, расход тепла на обжит .1 кг клинкера при мокром способе в печах длиной 125 м составляет 1600—1700 ккал, а в печах длиной 170—185 м — 1400 ккал, т. е. на 200—300 ккал меньше. На каждую тонну клинкера это дает экономию примерно 30—50 кг угля.

Производительность длинных вращающихся печей зависит от поверхности теплопередачи между обжигаемым материалом и дымовыми газами, влажности поступающего на обжиг шлама и сырьевой муки, скорости вращения барабана, разности температуры газов и обжигаемого материала, скорости газового потока в барабане, стойкости футеровки печи, качества режима обжига и организации технологического процесса в целом, величины уноса пыли из печи и многих других факторов. Однако исходным показателем производительности печи является поверхность теплообмена; им определяются размеры барабана печи, поверхность и конструкция теплообменных устройств в барабане.
Особое влияние на производительность печи оказывает влажность шлама. С достаточной степенью приближения можно принять, что каждый 1 % влажности шлама снижает производительность печи на 2%. Это следует учитывать, систематически контролируя влажность шлама, не допуская его переувлажнения. 
Вращающиеся печи, установленные на зарубежных заводах, имеют аналогичные характеристики как в конструктивном, так и в теплотехническом отношении (в части расхода тепла и удельной производительности). Интерес представляет проект печи длиной 260 м и диаметром 6,9X6,3x6,9 м. Предполагаемая производительность ее 3000 т клинкера в сутки. 
Отличаясь высокой производительностью, длинные печи, однако, являются агрегатами весьма громоздкими и сложными в конструктивном, транспортном и монтажном отношениях. Поэтому вполне понятно стремление конструкторов и технологов изыскать более компактные тепловые аппараты, но не менее эффективные по производительности и расходу тепла, чем длинные вращающиеся печи.
Так появились два новых клинкерообжигательных аппарата: вращающаяся печь с конвейерным кальцинатором и вращающаяся печь с циклонными теплообменниками — короткие вращающиеся печи. Короткие вращающиеся печи. В печи с конвейерным кальцинатором (печь Леполя) подсушка, подогрев и частично кальцинирование сырьевой смеси происходят на конвейерном кальцинаторе -непрерывно движущейся бесконечной решетке. На решетку загружают слоем гранулы сырьевой смеси и подвергают действию раскаленных дымовых газов, отходящих из короткой кольцевой печи. В подготовленном виде гранулы поступают в печь для завершения процессов клинкерообразования. В печи с циклонными теплообменниками указанные подготовительные процессы происходят в нескольких последовательно установленных сверху вниз циклонах. Сырьевая смесь подается в верхний циклон в виде муки, последовательно проходит все циклоны и в высушенном, подогретом и частично кальцинированном виде поступает в барабан вращающейся печи.

Конвейерный кальцинатор и циклонные теплообменники — высокоэффективные тепловые агрегаты. Поэтому удельный расход тепла в коротких вращающихся печах, работающих совместно сними, снижается до 900—МО0 ккал. Разновидностью вращающихся печей с запечными эффективными теплообменными агрегатами является печь с концентратором шлама, предназначенным для высушивания шлама до влажности 8—12%, с последующим обжигом «сухаря» в короткой вращающейся печи.


Применяют также в качестве запечных теплообменников при сухом способе производства змеевиковые или трубчатые теплообменники.

Змеевижовый теплообменник представляет собой вертикальный стальной цилиндрический футерованный внутри корпус с расположенной внутри его спиральной трубой. Труба снаружи омывается горячими печными газами. Сырьевая мука подается в верхний конец спиральной трубы и совершает длинный спиралеобразный путь, в продолжении которого в сырьевой смеси заканчиваются все подготовительные процессы для последующего обжига. Подготовленная смесь поступает из трубы непосредственно в короткую вращающуюся печь.

Производительность коротких вращающихся печей зависит в основном от тех же факторов, что и длинных печей. Однако короткие печи отличаются более высокой удельной производительностью, достигающей 50—60 кг/м2 - ч, вследствие большей разности температур между газом и обжигаемым материалом. 

Короткие вращающиеся печи могут работать как самостоятельные агрегаты без кальцинаторов, циклонных теплообменников или концентраторов шлама, однако при этом они имеют производительность на 40—60% ниже, а удельный расход тепла на 25—30% выше.



Каталог: wp-content -> uploads -> 2011
2011 -> Программа государственной итоговой аттестации выпускников гапоу со «актп» по профессии спо 23. 01. 03 Автомеханик на 2016-2017г
2011 -> Оповещатели охранные
2011 -> Организмы и среды их обитания
2011 -> Правила обследования и мониторинга технического состояния buildings and constructions. Rules of inspection and monitoring of the technical condition. General requirements
2011 -> Хранение информации на взу
2011 -> Путь к успеху в бизнесе (биотехнологии на вооружении бизнеса) Москва 2012 Ратников Борис Константинович
2011 -> «Направления использования служб сети Internet для решения информационных задач»
2011 -> Структурно-функциональные изменения печени собак с моделью механической желтухи и гнойного холангита и после интраоперационного лазерного обучения печени


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница