SU45304A1 - Способ получени губчатого железа из руды путем пр мого восстановлени - Google Patents

Description

Известно получение губчатого железа из руды путем пр мого восстановлени  трем  основными способами, а именно: газовым способом, при котором восстановителем  вл етс  исключительно газ; способом восстановлени  твердым углеродом, при котором мелко раздробленна  руда смешиваетс  с твердым топливом и затем нагреваетс  до такой температуры, при которой происходит восстановление железа, и, наконец, комбинированным способом, при котором восстановление достигаетс  путем смешени  руды с топливом и пропускани  в рабочее пространство печи некоторого количества восстановительных газов.

Основными преимуш;ествами газового способа  вл ютс , во-первых, возможность получени  продукта высокого качества свободного от вредных примесей угл , и, во-вторых, больша  скорость восстановлени  в случае применени  восстанавливаюш.его газа высокой чистоты. К недостаткам этого способа относитс  трудность получени  восстановительного газа высокой степени чистоты, т. е. содержаш.его минимальное количество паров воды и углекислоты (желательно иметь газ и с минимальным содержанием азота), а также необходимость через данную массу руды пропускать очень большие объемы газа восстановител . Поэтому дл  рационального использовани  газа необходимо его непрерывно регенерировать в газогенераторе и снова примен ть дл  восстановлени , т. е. необходимо производить непрерывную циркул цию газа из печи дл  восстановлени  в газогенератор и обратно. Последнее обсто тельство усложн ет, удорожает аппаратуру и приводит к потер м тепла, вследствие чего получаютс  очень большие дополнительные расходы , удорожаюшие стоимость губчатого железа. Недостатком способа  вл етс  и трудность в обеспечении условий хорошего однородного контакта восстановительных газов с массой пороп коватой ишхты ,Y 45304- 2 Получение губчатого железа восстановлением твердым углеродо 1 имеет преимущество в значительной простоте конструктивного оформлени , по сравнению с другими способами. Но при этом способе приходитс  сталкиватьс  с загр знением металла серой, фосфором и др. вредными примес ми. Поэтому качественный металл молсно получить только при чистых исходных материалах. Особенно нежелательны примеси в топливе, так как его приходитс  брать в значительном избытке 50-80% от веса руды против теоретического количества пор дка 20% Кроме того, мала  скорость восстановлени  вызывает необходимость применени  высоких температур, примерно не ниже 1000°. Вследствие же плохой теплопередачи шихты последнюю трудно нагреть до требузмой высокой температуры.

При комбинированном способе сокращаетс  объем газа восстановител  по сравнению с газовым способом, и сокращаетс  количество угл  или кокса, смешанного с рудой, по сравнению со вторым способом , но и здесь приходитс  иметь дело с большими объемами газон. Кроме того, губчатое железо загр зн етс  серой, фосфором, углеродистыми частицами от примешанного топлива. Скорость восстановлени  по этому способу меньше чем при чисто газовом восстановлении при одинаковых температурных услови х.

Предложенный способ получени  губчатого железа ocyu ecтвл eтc  в две стадии: перва  стади  - импрегнирование руды углеродом, выдел ющимс  по реакции Белла в температурном интервале 400 - 600°, з котором реакци  Белла имеет наибольщее развитие, причем количество выделившегос  углерода должно быть достаточным дл  последующей стадии - восстановлени . Втора  стади  - восстановление прч 900-1000° за счет выделившегос  углерода в первой стадии. Получивщийс  в этой стадии газ с высоким содержанием окиси углерода может быть применен в первой стадии процесса. Вследствие того, что выделившийс  в первой стадии углерод находитс  в высокодисперсном состо нии , он обладает больпюй реакционной способностью н бысчро реагирует с СО2, поэтому содержание окиси углерода в газовой фазе во все чрем  процесса восстановлени  во второй стадии будет близко к равновесному относительно реакции СО2 + 2СО. Так как углерод в первой стадии выдел етс  не только на поверхности, но и внутри руды, последн   разрушаетс , раздробл етс  и делаетс  сильно пористой.

Специальные опыты автора показали, что благодар  высоко реак-. ционной способности осажденного углерода, тесному перемешиванию последнего с окислом, раздроблению руды и созданной пористости руды, окислы железа очень быстро восстанавливаютс  во второй стадии процесса до металлического железа.

Предлагаемый способ получени  губчатого железа по сравнению с чисто газовым способом позвол ет нолучить продукт высокого качества, свободный от вредных примесей угл . Кроме того, предлагаемый способ, по сравнению с чисто газовым восстановлением, устран ет необходимость применени  газа, высокой степени чистоты, замен   его обычным генераторным газом, полученным из низкопробного топлива. При этом расход газа получаетс  меньшим. При новом способе 1аз необходимо пропускать только в первой стадии процесса, при которой восстановление окиси железа происходит приблизительно до 15-20% относительно количества отн того кислорода. Реакци  до такого низкого процента восстановлени  протекает без затруднений даже при низких температурах , по главна  задача первой стадии процесса заключаетс  в выделении углерода по реакции Белла. Последн   реакци  протекает очено быстро под вли нием ничтожного колртчества катализаторов, которые самопроизвольно получаютс  одновременно с восстановлением, причем

реакци  Белла протекает с большим использованием газа. По расчетам автора при 60Т)° может разложитьс  около 86% окиси углерода, при более же низких температурах процент разложени  значительно выше (например, при 500° выше 95%) Присутствие водорода в восстановительном газе не снижает интенсивности выпадени  углерода по реакци Белла, а даже ее увеличивает, как это утверждает автор, на основании опытов по восстановлению окислов железа смесью СО с разным содержанием водорода. Поэтому присутствие водорода в газе желательно.

Избыток углерода, остаюш,ийс  в губчатом железе, может быть легко удален путем продувани  холодным воздухом или путем магнитной сепарации.

Из дальнейших преимуществ предлагаемого способа, по сравнению с газовым способом, необходимо отметить простоту в конструктивном оформлении, так как отпадает необходимость сложной регенерации циркулирующего газа, св занной с большими потер ми тепла.

Предмет изобретени 

Способ получени  губчатого железа из руды путем пр мого восстановлени  окислов железа окисью углерода, отличающийс  тем, что сперва руду подвергают воздействию восстановительного газа в печи при температуре 400-600°, с целью импергнировани  руды выд л ющимс  по .реакции Белла сажистым углеродом, после чего обработанную руду в другой печи или в той же печи, но прекратив подачу восстановительного газа, нагревают до 900-1000°, с целью восстановлении окислов железа исключительно за счет выделившегос  в первой стадии процесса твердого угл , и получающуюс  окись углерода направл ют дл  использовани  в первую печь.

- 3 -Л 45304