Spužvasto gvožđe: svojstva, načini dobijanja, primena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Spužvasto gvožđe se dobija redukovanjem koncentrata ili visokokvalitetnih ruda gvožđa pod uslovima izlaganja relativno niskim temperaturama - manjim od 1100 stepeni Celzijusa. Ovakvi procesi isključuju topljenje rude i njeno sinterovanje.

Historija

Dokazano je dosta davno da je moguće odmah dobiti željezo iz rude. U laboratorijskim uslovima ovaj proces je jednostavan za implementaciju. Kao rezultat toga, metalurzi su se suočili sa zadatkom stvaranja tehnoloških metoda za vađenje željeza u industrijskim količinama direktno iz rude. Sada su takve metode pronađene i uvedene u proizvodnju.

Gvožđe dobijeno direktno iz rude naziva se spužvasto. A metode preuzimanja su metode bez domene ili metode direktnog vraćanja.

Prvi eksperimenti u dobijanju spužvastog gvožđa bez upotrebe topljenja u visokim pećima u Sovjetskom Savezu preduzeti su 50-ih godina prošlog veka.

Prva proizvodnja ovog metala uvedena je u industriju 70-ih godina. Prve tehnološke metode za proizvodnju spužvastog gvožđa bez upotrebe visoke peći su se neznatno razlikovale.performanse. Dobiveni proizvod je sadržavao širok spektar nečistoća.

Prirodni gas je dao novi podsticaj ovoj proizvodnji. Osamdesetih godina XX vijeka počeo je da se široko koristi u rudarstvu i metalurškoj proizvodnji. Tada se pokazalo da je idealan za provođenje direktne redukcije željeza iz rude. Štaviše, drugi ne-prirodni gasovi su takođe počeli da se široko koriste (povezani gas iz proizvodnje nafte, gasne frakcije tokom gasifikacije raznih uglja, itd.).

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

Direktna proizvodnja spužvastog gvožđa bez domena - procesi kada se metal izvlači iz rude uz pomoć gasova, čvrstog ugljenika. I takođe zajedno - čvrsti ugljenik i gas. Izvodi se na temperaturi od oko 1000 stepeni Celzijusa. U isto vrijeme, prirodna stijena se ne dovodi do troske, nečistoće u njoj se ne obnavljaju, zbog čega je metal dovoljno čist. Stručnjaci ovaj proces i druge termine nazivaju:

• direktna proizvodnja spužvastog gvožđa;
• metalurgija bez koksa;
• metalurgija bez domene;
• djelimična metalizacija rude.

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

Sve poznate metode podijeljene su u dvije grupe:

• gvožđe nastaje kada je ruda izložena gasovitom redukcionom agensu;
• pod uticajem čvrstog redukcionog sredstva na željeznu rudu.

Metode za proizvodnju spužvastog gvožđa metodom bez domena patentirane su za skoro pet stotina.

Oporaba gvožđa sa gasovitom materijom

Vodonik i ugljen monoksid se koriste za redukciju gasova. Obično se koristi metoda kada se željezna ruda drobi i zagrije na 850 stepeni, nakon čega slijedi pečenje. Zatim se šalje u rotirajuću cijevnu peć. Tamo se metal redukuje pod uticajem redukcionih gasova koji se kreću ka rudnoj masi. Prije izlaska iz peći ulazi u rashladni spremnik. Finalni proizvod se zatim melje pomoću mlina s kuglicama.

Nakon toga, masa prolazi kroz poseban magnetni separator. Gvožđe sortirano separatorom zatim ide pod presu, koja formira spužvasto gvožđe u brikete.

Dobivanje gvožđa čvrstim redukcionim agensom

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

• drobljenje i mlevenje rude;
• za postizanje visoke koncentracije gvožđa, ne više od 3% lanca, vrši se magnetsko obogaćivanje;
• obogaćena ruda se miješa sa organskim gorivom, koje uključuje piljevinu i druge slične organskestrukture;
• stvaranje rezultujuće mase briketa, nakon čega slijedi njihovo prebacivanje u peć na pečenje.

Oporavak gvožđa nastaje zbog sagorevanja ugljenika sadržanog u briketima.

Dobijeno spužvasto gvožđe, kako u čvrstoj tako i u gasovitoj redukciji, se zatim šalje u standardnu obradu da bi se dobio čelik.

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

Klasifikacija procesa

Metalurzi klasifikuju procese proizvodnje visokopećnog gvožđa prema vrsti konačnog proizvoda, i to:

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

Proizvodi za direktno vraćanje

Četiri tipa se obično klasifikuju kao proizvodi za direktnu redukciju gvožđa:

• spužvasta;
• metalizirano punjenje;
• flashy;
• liveno željezo ili ugljični intermedijer.

Spužvasto željezo

Dobija se kao rezultat procesa kada se redukcija metala odvija bez topljenja, na temperaturi nižoj od 1000-1200 stepeni Celzijusa. postupakod onoga što je bila početna sirovina, čvrsto spužvasto gvožđe - porozne strukture, ili peleti. U određenim slučajevima radi se o metalnom prahu. Kada ovaj metal karakteriše i činjenica da ima prilično visoku poroznost (u obliku sunđera) zbog činjenice da su tokom restauracije zapreminske karakteristike sirovine pretrpele manje promene.

Porozna površina takvog gvožđa dovodi do visokog stepena oksidacije tokom skladištenja i transporta, kada je izložena nepovoljnom okruženju (visoka vlažnost).

Kemijski sastav ovog metala duguje svoj sastav originalnoj sirovini (rudi). U poređenju sa otpadom, spužvasto gvožđe je čistije. Ima minimalno prisustvo nečistoća drugih metala.

Takođe, spužvasto gvožđe dobijeno direktnom redukcijom takođe se odlikuje prisustvom neplodnih stena u njemu. Zbog činjenice da je izvorni materijal bogat koncentratima i rudama, ne podliježe dodatnom prečišćavanju. Kao rezultat toga, željezo sadrži sve inkluzije otpadnog kamena originalne rude.

Spužvasto gvožđe pronašlo je svoj put u proizvodnji čelika, proizvodnji željeznog praha i naugljičenju bakra.

Metalizirano punjenje

Djelomično redukovano željezo naziva se metalizirano punjenje. Koristi se za hlađenje procesa topljenja, kao i za naknadno topljenje u visokim pećima. Nivo povrata metaliziranog punjenja je ispod 80%. Spužvasto gvožđe je mnogo čistije, stepennjegov oporavak je preko 90%.

Scream iron

Prokleto vruće gvožđe se proizvodi u cevastim rotacionim pećima. Temperatura njegovog oporavka kreće se od 1100 do 1200 stepeni Celzijusa. Ovaj proizvod je sitne metalne čestice u kojima su nečistoće šljake. Zapremina šljake u gvožđu sa cvetom je visoka, oko 10-20 procenata. Ovo gvožđe se odlikuje 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 liveno gvožđe

Ovi proizvodi su proizvedeni tehnologijom povrata čvrstog goriva. Po svojim karakteristikama slični su onima koji se tope u visokim pećima. Štaviše, poluugljenično ili liveno gvožđe se ponekad dobija sa mnogo manje stranih materija.

Dalji rad sa ovim materijalima za dobijanje čelika izvodi se na tradicionalne načine.