|
Бескоксовая металлургия железа - Кожевников И.Ю.Скачать (прямая ссылка):  бует решения весьма сложных вопросов проблемного характера: разработки огнеупоров, способных противостоять воздействию железистых расплавов, создания оборудования и агрегатов для плавления и восстановления руд, обеспечивающих равномерный подвод тепла и восстановителя в относительно большие объемы расплава. Даже в случае положительного решения этих вопросов про- цесс восстановления будет затухающим и поэтому прерывным с неизбежной многократной рециркуляцией газа-восстановителя и сравнительно низкой степенью извлечения железа. 125 2. СТРУЙНЫЙ ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ РУД ГАЗАМИ (ДЖЕТ-ПРОЦЕСС) При восстановлении мельчайших расплавленных рудных ча- стиц в струе газов-восстановителей значительно увеличивается площадь контакта газ—расплав (частица), облегчаются условия равномерного подвода восстановителя и тепла в зону реакций, а также отвода газообразных продуктов и устраняется взаимо- действие расплава с футеровкой. К преимуществам струйного процесса следует также отнести возможность переработки пылевидных железных руд и тонко- измельченных рудных концентратов без предварительного их окускования. Струйный процесс (Джет-процесс) предложен П. Кавана и осуществлен на опытной установке фирмы «Онтарио Рисерч Фундэйшн» в Канаде 197, 132, 316, 344, 354, 355]. Отличительной особенностью этого процесса является приме- нение в качестве восстановителя природного газа, который вводят в струю раскаленных рудных частиц. В условиях высоких темпе- ратур и некоторого избытка восстановительного газа мельчайшие частицы руды быстро плавятся и восстанавливаются в ограничен- ном пространстве струи. Схема установки представлена на рис. 37. В первичной камере сгорания природный газ сжигается в воздухе, обогащенном кислоро- дом, и обеспечивает плавление и нагрев частиц тонкоизмельченного рудного концентрата (возможно Руда - известь Газ первичный О г * воздух Рис. 37. Схема струнного процесса (Джет- процесса): /— первичная камера сгорания; 2 — вто- ричная камера сгорания; 3 — пылеулови- тель; 4 — отводящие каналы; 5,6 — шла- ковая и металлическая летки; 7 — угле- родистый металл; 3 — струя расплавлен- ной и частично восстановленной руды и флюса) крупностью —0,25 мм в окислительной атмосфере до температур порядка 1800— 2000° С. Вертикальная струя продуктов сгорания, несущая расплавленные рудные частицы, при большой скорости истече- ния попадает во внешнюю вто- ричную камеру водоохлаждае- мой головки, куда вводят также избыток свежего (вторичного) природного газа. В результате конверсии и термического раз- ложения метана образуется газ (54% Н2, 36% СО, и 4,5% Ы,) [354], в струе которого практи- чески мгновенно происходит восстановление рудных частиц. Однако максимальная степень металлизации окислов железа в факеле достигала 70% (осталь- ное — закись железа). 126 Струя газа с частично восстановленными окислами железа и жидким металлом направлена на ванну, где окончательное вос- становление окислов железа из шлака осуществляется растворен- ным в металле углеродом. Для этого в начале процесса в металли- ческой ванне поддерживают концентрацию углерода 2—3%. В ус- ловиях такого комбинированного процесса восстановления со- держание окислов железа в шлаке составляет около 7%. Вертикальное направление струи хотя и позволяет в значи- тельной мере избежать разрушающего воздействия жидких окис- лов железа на футеровку, но вследствие недостаточно полного восстановления окислов железа в струе газа подину пришлось выкладывать из литых высокоглиноземистых и магнезитовых бло- ков 1354]. При использовании смеси природный газ — воздух вследствие большой скорости газового потока вынос пыли достигал 4—6% от массы исходной руды. При обогащении воздуха кислородом до 32% существенно сократился объем отходящих газов и соответ- ственно уменьшился вынос пыли; повысилась также эффективность восстановления руды. Степень металлизации руды в зависимости от условий опытов колебалась в пределах 20 до 70%. Прежде всего это объясняется кратковременным взаимодействием окисел—газ и снижением ра- боты газа в результате обогащения частиц рудного^ расплава окислами пустой породы. Поэтому значительное повышение сте- пени извлечения железа сверх 70% путем увеличения расстояния между головкой и ванной и, следовательно, времени пребывания частиц в факеле, по-видимому, невозможно. Большая реакционная поверхность расплав—газ, турбулент- ное состояние газового потока и высокие температуры факела создают благоприятные кинетические условия процесса, которые не могут быть уже существенно улучшены. Если рассматривать только кинетическую сторону, то струйный процесс по праву может быть назван «мгновенным». С термодинамической точки зре-
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
