Sūkļa dzelzs: īpašības, iegūšanas metodes, pielietojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Sūkļa dzelzi iegūst, reducējot koncentrātus vai augstas kvalitātes dzelzs rūdas relatīvi zemas temperatūras apstākļos - zem 1100 grādiem pēc Celsija. Šādi procesi izslēdz rūdas kausēšanu un tās saķepināšanu.

Vēsture

Diezgan sen pierādījās, ka no rūdas ir iespējams dabūt dzelzi uzreiz. Laboratorijas apstākļos šo procesu ir viegli īstenot. Rezultātā metalurgi saskārās ar uzdevumu radīt tehnoloģiskas metodes dzelzs ieguvei rūpnieciskos apjomos tieši no rūdas. Tagad šādas metodes ir atrastas un ieviestas ražošanā.

Dzelzi, kas iegūta tieši no rūdas, sauc par porainu. Un izguves metodes ir bezdomēna vai tiešās atjaunošanas metodes.

Pirmie eksperimenti sūkļa dzelzs iegūšanai, neizmantojot domnas kausēšanu Padomju Savienībā, tika veikti pagājušā gadsimta 50. gados.

Pirmā šī metāla ražošana nozarē tika ieviesta 70. gados. Pirmās tehnoloģiskās metodes sūkļa dzelzs ražošanai, neizmantojot domnu, atšķīrās nenozīmīgi.sniegumu. Iegūtais produkts saturēja dažādus piemaisījumus.

Dabasgāze deva jaunu impulsu šai ražošanai. XX gadsimta 80. gados to sāka plaši izmantot kalnrūpniecībā un metalurģijas ražošanā. Pēc tam tika konstatēts, ka tas ir ideāli piemērots tiešai dzelzs reducēšanai no rūdas. Turklāt ir sākušas plaši izmantot arī citas nedabiskās gāzes (saistītā gāze no naftas ieguves, gāzes frakcijas dažādu ogļu gazifikācijas laikā utt.).

Tehnoloģisko procesu pilnveidošana un to ieviešana 90. gados noveda pie tā, ka dzelzs tiešās samazināšanas energointensitāte un kapitāla izmaksas ir ievērojami samazinājušās. Sākās ievērojams dzelzs strūklas ražošanas pieaugums.

Tieša bezdomēna sūkļa dzelzs ražošana - procesi, kad metālu atgūst no rūdas ar gāzu, cietā oglekļa palīdzību. Un arī kopā - cietais ogleklis un gāze. To veic aptuveni 1000 grādu temperatūrā pēc Celsija. Tajā pašā laikā dabiskais iezis netiek novests līdz sārņu veidošanai, tajā esošie piemaisījumi netiek atjaunoti, kā rezultātā metāls ir pietiekami tīrs. Eksperti šo procesu un citus terminus sauc:

• tiešā sūkļa dzelzs ražošana;
• bezkoka metalurģija;
• bezdomēnu metalurģija;
• rūdas daļēja metalizācija.

Šobrīd metālu ieguves metodes ar šādām metodēm rūpnieciskā mērogā tiek praktizētas Krievijā, Ķīnā, Zviedrijā, Vācijā, Lielbritānijā, Norvēģijā uncitas valstis.

Visas zināmās metodes ir iedalītas divās grupās:

• dzelzs veidojas, kad rūda tiek pakļauta gāzveida reducētāja iedarbībai;
• cieta reducētāja ietekmē uz dzelzsrūdas.

Metodes sūkļa dzelzs ražošanai, izmantojot bezdomēnu metodi, ir patentētas gandrīz par pieciem simtiem.

Dzelzs atgūšana ar gāzveida vielu

Gāzveida samazināšanai izmanto ūdeņradi un oglekļa monoksīdu. Parasti izmanto metodi, kad dzelzsrūdu sasmalcina un uzkarsē līdz 850 grādiem, kam seko grauzdēšana. Pēc tam to nosūta uz rotācijas cauruļu krāsni. Tur metāls tiek reducēts reducējošu gāzu ietekmē, kas virzās uz rūdas masu. Pirms iziešanas no krāsns tas nonāk dzesēšanas traukā. Pēc tam galaproduktu samaļ, izmantojot lodīšu dzirnavas.

Pēc tam masa iet caur īpašu magnētisko separatoru. Pēc tam ar separatoru šķirotais gludeklis nonāk zem presēšanas, kas no sūkļa dzelzs veido briketes.

Dzelzs iegūšana ar cietu reducētāju

Ja ražošanā tiek izmantota sūkļa dzelzs ražošanas tehnoloģija ar cieto reducēšanu, tad šī metode ietver šādas darbības:

• rūdas smalcināšana un malšana;
• lai sasniegtu augstu dzelzs koncentrāciju, ne vairāk kā 3% slāņa, tiek veikta magnētiskā bagātināšana;
• bagātināta rūda tiek sajaukta ar organisko degvielu, kas ietver zāģu skaidas un citu līdzīgu organiskostruktūras;
• iegūtās brikešu masas izveidošana, kam seko to pārvietošana uz krāsni apdedzināšanai.

Dzelzs atgūšana notiek briketēs esošā oglekļa sadegšanas dēļ.

Iegūtais sūkļa dzelzs, gan cietā, gan gāzveida reducētā veidā, pēc tam tiek nosūtīts standarta apstrādei, lai iegūtu tēraudu.

Pārkausēšanu parasti veic elektriskajās krāsnīs, kamēr metālā tiek ievadīts nepieciešamais oglekļa un citu piemaisījumu daudzums.

Procesu klasifikācija

Metalurgi domnas dzelzs ražošanas procesus klasificē pēc galaprodukta veida, proti:

• materiālu ražošana domnam ar daļēju metalizāciju (no 30 līdz 50 procentiem);
• sūkļveida dzelzs, cieta produkta, ļoti metalizēts (no 85 līdz 95 procentiem) ražošana turpmākai apstrādei tēraudā;
• blūžu dzelzs, plastmasas metalizēta izstrādājuma ražošana;
• dzelzs pusfabrikātu vai šķidrā dzelzs ražošana turpmākam kausēšanas procesam.

Tiešās atjaunošanas produkti

Četri veidi parasti tiek klasificēti kā tiešās dzelzs samazināšanas produkti:

• sūkļains;
• metalizēts lādiņš;
• uzkrītošs;
• čuguna vai oglekļa starpprodukts.

Sūkļains dzelzs

Tas iegūts procesu rezultātā, kad metālu reducēšanās notiek bez kušanas, temperatūrā, kas zemāka par 1000-1200 grādiem pēc Celsija. processno kāda bija sākotnējā izejviela, ciets sūklis dzelzs - porainas struktūras, vai granulas. Dažos gadījumos tas ir metāla pulveris. Kad šim metālam ir raksturīgs arī tas, ka tam ir diezgan augsta porainība (sūkļa forma), jo restaurācijas laikā izejmateriāla tilpuma raksturlielumi ir nedaudz mainījušies.

Šāda dzelzs porainā virsma izraisa augstu oksidācijas pakāpi glabāšanas un transportēšanas laikā, ja tiek pakļauta nelabvēlīgai videi (augstam mitrumam).

Šī metāla ķīmiskais sastāvs ir saistīts ar sākotnējo izejvielu (rūdu). Salīdzinot ar lūžņiem, sūklis ir tīrāks. Tam ir minimāla citu metālu piemaisījumu klātbūtne.

Arī sūkļdzelzs, kas iegūts tiešā reducēšanā, atšķiras arī ar neauglīgu iežu klātbūtni tajā. Sakarā ar to, ka izejmateriāls ir bagātīgi koncentrāti un rūdas, tas netiek pakļauts papildu attīrīšanai. Tā rezultātā dzelzs satur visus sākotnējās rūdas atkritumiežu ieslēgumus.

Sūklis dzelzs ir atradis ceļu tērauda ražošanā, dzelzs pulvera ražošanā un vara karburošanā.

Metalizēts lādiņš

Daļēji samazinātu dzelzi sauc par metalizēto lādiņu. To izmanto kausēšanas procesa atdzesēšanai, kā arī turpmākai kausēšanai domnās. Metalizētā lādiņa atgūšanas līmenis ir zem 80%. Sūkļa dzelzs ir daudz tīrāks, grādstā atgūšana pārsniedz 90%.

Scream iron

Nesasodīts karstais dzelzs tiek ražots cauruļveida rotācijas krāsnīs. Tā atgūšanas temperatūra svārstās no 1100 līdz 1200 grādiem pēc Celsija. Šis produkts ir nelielas metāla daļiņas, kurās ir izdedžu piemaisījumi. Sārņu daudzums ziedēšanas dzelzē ir liels, apmēram 10-20 procenti. Šis dzelzs izceļas ar ievērojamiem sēra un fosfora piemaisījumiem.

Uzklājiet kritsu turpmākai pārkausēšanai domnās. Atsevišķas tehnoloģijas izmanto šo produktu tērauda ražošanā elektriskās krāsnīs.

Oglekļa starpprodukts vai čuguns

Šie produkti ir ražoti, izmantojot cietā kurināmā reģenerācijas tehnoloģiju. Pēc īpašībām tie ir līdzīgi kausētajiem domnās. Turklāt daļēji oglekļa vai čugunu dažreiz iegūst ar daudz mazāku svešķermeņu daudzumu.

Turpmākais darbs ar šiem materiāliem, lai iegūtu tēraudu, tiek veikts tradicionālā veidā.