Особенности технологии получения жидкого металла

Введение

 

Из множества предложений и патентов, существующих в разных странах, в настоящее время сохраняют значение и имеют перспективы технологии, которые можно сгруппировать в три направления.             Первым из них является использование неподготовленной руды любого размера кусков в плавильной печи с получением газа, который можно использовать в других устройствах как восстановитель или теплоноситель (в этом случае тепло может использоваться и в собственном агрегате).

Второе направление — плавка в печи предварительно восстановленного рудного материала, причем восстановителем является газ, отходящий из плавильной печи. В этом случае установка состоит из двух основных агрегатов— печь предварительного восстановления (чаще всего шахтная печь) и плавильная печь, а руда должна быть окускованной.

Третье направление— плавка руд в печах, оборудованных плазмотронами, или источниками тепла, которыми являются атомные реакторы.

При всей условности такой классификации она позволяет рассмотреть некоторые общие вопросы получения жидкого металла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особенности технологии получения жидкого металла 

 

1. Восстановление ведется в области температур, превышающих температуры плавления чугуна и шлака (т.е. > 1400—1500 °С). Агрегат по своему устройству аналогичен нижней части доменной печи. Для достижения высоких температур требуется дутье, состоящее из 100% кислорода. Возможно использование некоторого количества азота и добавок (природный газ, водяной пар) для регулирования температуры и состава образующегося газа.

2. Возможно применение любого железорудного материала. При этом, если отходящий газ (практически не содержащий окислителей) используется для предварительного восстановления железорудной шихты, она должна быть окускованной, т.е. пройти стадию агломерации или производства окатышей (исключение - применение для предварительного восстановления агрегатов кипящего слоя — достаточно сложных и слабо освоенных в металлургии). Если газ используется для иных целей, шихта не ограничивается по размеру кусков. В плавильной печи имеет место исключительно прямое восстановление оксидов. В связи с этим при использовании порошковой руды (предварительное восстановление отсутствует) расход топлива растет с ростом окисленности руды, поэтому плавка на бедных (особенно гематитовых) рудах приводит к очень высокому расходу топлива. При воплощении схемы с предварительным восстановлением целесообразно использовать легковосстановимые руды. В связи с этим все сложности, характерные для шахтных печей низкотемпературного восстановления, характерны и для данного способа.

3. Протекание плавки в зоне высоких температур обеспечивает очень высокие скорости протекания всех процессов (подогрев шихты и плавление, прямое восстановление, взаимодействие между чугуном и шлаком и т.д.).

4. Цинк, щелочи, мышьяк газифицируются и уносятся газом. При этом схемы, не предусматривающие предварительное восстановление шихты газом (процесс ПЖВ), имеют преимущество, так как эти соединения полностью удаляются из процесса. В альтернативной схеме (предварительное восстановление шихты) эти элементы или соединения остаются в установке и, следовательно, накапливаются в ней.

5. Как уже сказано ранее, изменяются условия поведения серы в плавильном агрегате. Значительно большее, по сравнению с доменной печью, количество серы топлива переходит в газ (видимо, во всех случаях > 50 %). Если газ направляется на восстановление, следует считаться с накоплением серы в шихте и возвращением ее в процесс уже в виде сульфида железа или предусмотреть операцию и устройство сероочистки с охлаждением газа-восстановителя и последующим его нагревом и другими сложностями. В отличие от доменной печи, шлак играет скромную роль при десульфурации металла, поэтому оптимизация состава шлака связана в этом случае не только с удалением серы, но и с его физическими свойствами.

6. Иная конфигурация зон металла и шлака, поверхности контакта руды и топлива, металла и шлака обусловливает изменения поведения соединений марганца, кремния, хрома, ванадия и других попутных элементов. В общем случае условия их перевода в металл затрудняются, и степень восстановления существенно снижается и зависит от температуры в плавильной печи. Можно утверждать, что в подобных агрегатах производство литейного чугуна и доменных ферросплавов неосуществимо.

 

 

 

 

 

Заключение

Важным преимуществом обсуждаемой технологии является гибкое маневрирование в ходе управления процессом плавки, возможности остановок, относительно малое время запуска плавильной печи, возможность создания различных комбинаций этих установок самой различной производительности.

Таким образом, неоднозначность оценки способов и агрегатов, многообразие природных, производственных и экономических условий в различных регионах мира не дают возможности дать исчерпывающую оценку способов получения жидкого металла. Следует также считаться с несколько повышенным содержанием FeO в шлаке, т.е. с ростом потерь железа. Приводимые в литературе количественные оценки (общий расход тепла, расход условного топлива и др.) условны и субъективны. Кроме того, они не учитывают экологических характеристик, безвозвратных потерь полезных ископаемых. Для каждого случая лишь конкретный всесторонний анализ может дать ответ на вопрос, какая схема производства металла предпочтительна в реальных условиях для данного района.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

 

1. Юсфин Ю.С., Гиммельфарб А.А., Пашков  Н.Ф. Новые процессы получения  металла (металлургия железа): Учебник  для вузов. — М.: Металлургия, 1994. 

2. «Литьё под давлением» М.Г. Беккер, М.Л. Заславский, Ю.Ф. Игнатенко, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1998

3. «Экономические основы технологического  развития» И.Н. Васильева, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1995

4. «Технологии металлов и конструкционные  материалы» под ред. Б.А. Кузьмина, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1989

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

C