Spužvasto željezo: svojstva, načini dobivanja, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Spužvasto željezo dobiva se redukcijom koncentrata ili visokokvalitetnih željeznih ruda u uvjetima izloženosti relativno niskim temperaturama - manje od 1100 stupnjeva Celzija. Takvi procesi isključuju topljenje rude i njeno sinteriranje.

Povijest

Dokazano je davno da je iz rude moguće odmah dobiti željezo. U laboratorijskim uvjetima ovaj je postupak jednostavan za provedbu. Kao rezultat toga, metalurzi su bili suočeni sa zadatkom stvaranja tehnoloških metoda za vađenje željeza u industrijskim količinama izravno iz rude. Sada su takve metode pronađene i uvedene u proizvodnju.

Željezo dobiveno izravno iz rude naziva se spužvasto. A metode dohvaćanja su metode bez domene ili izravne metode vraćanja.

Prvi eksperimenti u dobivanju spužvastog željeza bez upotrebe topljenja u visokim pećima u Sovjetskom Savezu poduzeti su 50-ih godina prošlog stoljeća.

Prva proizvodnja ovog metala uvedena je u industriju 70-ih godina. Prve tehnološke metode za proizvodnju spužvastog željeza bez upotrebe visoke peći su se neznatno razlikovale.izvođenje. Dobiveni proizvod sadržavao je široku paletu nečistoća.

Prirodni plin dao je novi poticaj ovoj proizvodnji. 80-ih godina XX. stoljeća počeo se naširoko koristiti u rudarstvu i metalurškoj proizvodnji. Tada se pokazalo da je idealan za provedbu izravne redukcije željeza iz rude. Štoviše, počeli su se široko koristiti i drugi ne-prirodni plinovi (povezani plin iz proizvodnje nafte, plinske frakcije tijekom rasplinjavanja raznih ugljena, itd.).

Unaprjeđenje tehnoloških procesa i njihovo uvođenje 90-ih godina dovelo je do toga da su energetski intenzitet i kapitalni troškovi izravne redukcije željeza značajno smanjeni. Počelo je značajno povećanje proizvodnje željeza bez eksplozije.

Izravna proizvodnja spužvastog željeza bez domene - procesi kada se metal oporavlja iz rude uz pomoć plinova, čvrstog ugljika. I također zajedno - čvrsti ugljik i plin. Izvodi se na temperaturi od oko 1000 stupnjeva Celzija. Istodobno, prirodna stijena se ne dovodi do troske, nečistoće u njoj se ne obnavljaju, zbog čega je metal dovoljno čist. Stručnjaci nazivaju ovaj proces i druge pojmove:

• izravna proizvodnja spužvastog željeza;
• metalurgija bez koksa;
• metalurgija bez domene;
• djelomična metalizacija rude.

Trenutno se metode rudarenja metala takvim metodama u industrijskim razmjerima prakticiraju u Rusiji, Kini, Švedskoj, Njemačkoj, Velikoj Britaniji, Norveškoj idruge zemlje.

Sve poznate metode podijeljene su u dvije grupe:

• željezo nastaje kada je ruda izložena plinovitom redukcionom sredstvu;
• pod utjecajem čvrstog redukcijskog sredstva na željeznu rudu.

Metode za proizvodnju spužvastog željeza metodom bez domene patentirane su za gotovo pet stotina.

Obnavljanje željeza s plinovitom tvari

Za redukciju plinova koriste se vodik i ugljični monoksid. Obično se koristi metoda kada se željezna ruda drobi i zagrijava na 850 stupnjeva, nakon čega slijedi pečenje. Zatim se šalje u rotirajuću cijevnu peć. Tamo se metal reducira pod utjecajem redukcijskih plinova koji se kreću prema rudnoj masi. Prije izlaska iz peći ulazi u rashladni spremnik. Konačni proizvod se zatim melje u kugličnom mlinu.

Nakon toga, masa prolazi kroz poseban magnetski separator. Željezo razvrstano separatorom zatim ide pod prešu, koja od spužvastog željeza formira brikete.

Dobivanje željeza čvrstim redukcijskim sredstvom

Ako se u proizvodnji koristi tehnologija proizvodnje spužvastog željeza krutom redukcijom, tada ova metoda uključuje sljedeće operacije:

• drobljenje i mljevenje rude;
• za postizanje visoke koncentracije željeza, ne više od 3% lanca, provodi se magnetsko obogaćivanje;
• obogaćena ruda miješa se s organskim gorivom, što uključuje piljevinu i druge slične organskestrukture;
• stvaranje rezultirajuće mase briketa, nakon čega slijedi njihov prijenos u peć za pečenje.

Oporavak željeza nastaje zbog izgaranja ugljika sadržanog u briketima.

Dobljeno spužvasto željezo, kako u krutoj tako i u plinovitoj redukciji, zatim se šalje u standardnu obradu kako bi se dobio čelik.

Pretapanje se obično vrši u električnim pećima, dok se potrebna količina ugljika i drugih nečistoća unosi u metal.

Klasifikacija procesa

Metalurzi klasificiraju procese proizvodnje visokopećnog željeza prema vrsti konačnog proizvoda, i to:

• proizvodnja materijala za visoke peći s djelomičnom metalizacijom (od 30 do 50 posto);
• proizvodnja spužvastog željeza, čvrstog proizvoda, visoko metaliziranog (od 85 do 95 posto), za naknadnu preradu u čelik;
• proizvodnja cvjetnog željeza, plastični metalizirani proizvod;
• proizvodnja poluproizvoda ili tekućeg željeza za daljnji proces taljenja.

Proizvodi za izravno vraćanje

Četiri vrste obično se klasificiraju kao proizvodi za izravnu redukciju željeza:

• spužvast;
• metalizirano punjenje;
• blještavo;
• posrednik od lijevanog željeza ili ugljika.

Spužvasto željezo

Dobiva se kao rezultat procesa kada se redukcija metala odvija bez taljenja, na temperaturi nižoj od 1000-1200 stupnjeva Celzija. postupakod onoga što je bila početna sirovina, čvrsto spužvasto željezo - porozne strukture, odnosno peleti. U određenim slučajevima radi se o metalnom prahu. Kada ovaj metal karakterizira i činjenica da ima prilično visoku poroznost (u obliku spužve) zbog činjenice da su tijekom restauracije volumetrijske karakteristike sirovine pretrpjele manje promjene.

Porozna površina takvog željeza dovodi do visokog stupnja oksidacije tijekom skladištenja i transporta, kada je izložena nepovoljnom okruženju (visoka vlažnost).

Kemijski sastav ovog metala duguje svoj sastav izvornoj sirovini (rudi). U usporedbi s otpadom, spužvasto željezo je čišće. Ima minimalnu prisutnost nečistoća drugih metala.

Također, spužvasto željezo dobiveno izravnom redukcijom također se razlikuje po prisutnosti neplodnih stijena u njemu. Zbog činjenice da je izvorni materijal bogat koncentratima i rudama, ne podliježe dodatnom pročišćavanju. Kao rezultat toga, željezo sadrži sve inkluzije otpadnih stijena izvorne rude.

Spužvasto željezo pronašlo je svoj put u proizvodnji čelika, željeznom prahu i naugljičenju bakra.

Metalizirano punjenje

Djelomično reducirano željezo naziva se metalizirano punjenje. Koristi se za hlađenje procesa taljenja, kao i za naknadno taljenje u visokim pećima. Razina povrata metaliziranog punjenja je ispod 80%. Spužvavo željezo je puno čišće, stupanjnjegov oporavak je preko 90%.

Scream iron

Prokleto vruće željezo proizvodi se u cjevastim rotirajućim pećima. Njegova temperatura oporavka kreće se od 1100 do 1200 stupnjeva Celzija. Ovaj proizvod je male metalne čestice u kojima su nečistoće troske. Volumen troske u cvjetnom željezu je visok, oko 10-20 posto. Ovo željezo odlikuje se značajnim nečistoćama sumpora i fosfora.

Nanesite kritsu za naknadno pretapanje u visokim pećima. Odvojene tehnologije koriste ovaj proizvod u proizvodnji čelika u električnim pećima.

Ugljični intermedijer ili lijevano željezo

Ovi proizvodi se proizvode tehnologijom povrata krutog goriva. Po svojim karakteristikama slični su onima koji se tope u visokim pećima. Štoviše, poluugljično ili lijevano željezo ponekad se dobiva s mnogo manje stranih tvari.

Daljnji rad s ovim materijalima za dobivanje čelika izvodi se na tradicionalne načine.