Процессы внедоменного получения жидкого металла

Внедоменные процессы получения жидкого металла непо­средственно из железорудных материалов очень многообразны по типу агрегатов, используемых восстановителей и получаемых продуктов, поэтому можно с различных позиций их и классифицировать.

Целесообразно разделить все техно­логические схемы внедоменного получения жидкого металла на две группы: многоступенчатые процессы, которые предусматривают две и более стадий на пути переработки железорудных материалов в жидкий металл, и одностадийные — процессы, осуществляемые в одном агре­гате.

Многоступенчатые процессы включают стадии нагрева и восстано­вления железорудных материалов, плавления и рафинирования полу­чаемого металла. Все эти стадии могут осуществляться в агрегатах раз­личного типа, работающих в одной технологической цепи. Например, для нагрева и частичного восстановления железорудных материалов могут быть применены шахтные или вращающиеся печи, реакторы кипящего слоя, циклонные камеры, конвейерные машины или другие агрегаты, а для окончательного восстановления, плавления и рафини­рования металла — электропечи (сопротивления, индукционные, ду­говые, плазменные), отражательные печи и другие.

Разделение во времени и пространстве стадий восстановления и плавления железорудных материалов, осуществляемых при различных температурах, является основным преимуществом многоступенчатых процессов, так как позволяет повысить стойкость огнеупорной футе­ровки агрегатов, избежать нежелательного явления — настылеобразования и слипания материалов. Многостадийность процесса позволяет также повысить эффективность использования тепловой и химиче­ской энергии газов, отходящих из агрегатов последующих ступеней. Отдельные стадии и процесс в целом поддаются регулированию и управлению.

Ц

1 — реактор с кипящим слоем; 2 — циклон; 3 — плавильный горн, каме­ра осаждения; 4 — газовая горелка; 5 — вспомогательная горелка

Схема процесса Циклосталь

Восстановление рудоугольных смесей может осуществляться также в агрегатах циклонного типа. Тонкоизмельченная руда, известь и уголь тангенциально вдуваются в верхнюю часть циклона струей на­гретого рециркулирующего восстановительного газа и кислорода. Так­же тангенциально в нижнюю часть циклона вводится кислород или воздух в количестве, обеспечивающем неполное горение твердого топлива (до СО). При этом создаются условия для восстано­вления железной руды в циклоне. Потребность процесса в тепле покрывается только путем дожигания СО.

Для предварительного подогрева руды и флюса может применяться реактор с кипящим слоем с использованием газа, отходящего из ци­клона и плавильного горна. Мелкие частицы руды, восстанавливаясь, расплавляются, капли чугуна и шлака, укрупняясь, выпадают из стол­ба газа и собираются в плавильном горне.

Преимущества циклонных процессов - возможность при­менения пылеватых руд и высокая производительность агрегата. Недостаток — сложность регулировки тем­пературного режима в различных участках объема циклона, что может сопровождаться преждевременным плавлением частиц железорудного материала, образованием железистых шлаков, снижающих срок служ­бы огнеупоров циклона и плавильного горна.