UA74565C2 - A method for producing metallized iron - Google Patents

A method for producing metallized iron Download PDF

Info

Publication number
UA74565C2
UA74565C2 UA2002064931A UA2002064931A UA74565C2 UA 74565 C2 UA74565 C2 UA 74565C2 UA 2002064931 A UA2002064931 A UA 2002064931A UA 2002064931 A UA2002064931 A UA 2002064931A UA 74565 C2 UA74565 C2 UA 74565C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
slag
iron
melting
produced
mixture
Prior art date
Application number
UA2002064931A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Publication of UA74565C2 publication Critical patent/UA74565C2/uk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0046Making spongy iron or liquid steel, by direct processes making metallised agglomerates or iron oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/10Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/10Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
    • C21B13/105Rotary hearth-type furnaces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Опис винаходу
Даний винахід відноситься до удосконалення способу виробництва металевого заліза шляхом нагрівання і 2 відновлення джерела оксиду заліза, наприклад, залізняку, за допомогою вуглецьвмісних поновлюючих агентів, таких як кокс, і до способу, поліпшеного з метою проведення ефективного відновлення оксиду заліза до металевого заліза простою обробкою, ефективного відділення виробленого металевого заліза від шлакоутворювального компонента, змішаного із залізняком, або тому подібного матеріалу, такого як компонент порідної домішки, для виробництва часток металевого заліза високої чистоти з високим виходом.
За останній час були проведені численні дослідження, що стосуються прямого способу виробництва заліза, що включає в себе утворення суміші початкових матеріалів (початкової сировини), що містить джерело оксиду заліза (таке, як залізняк) і вуглецьвмісні поновлюючі агенти (такі, як кокс), нагрівання першого для того, щоб відновити оксид заліза в джерелі оксиду заліза за допомогою вуглецьвмісних поновлюючих агентів, і відділення виробленого металевого заліза від побічного шлакового компонента з отриманням металевого заліза. 12 Дані заявники вже давно вивчали такого роду способи прямого виробництва (прямого відновлення) заліза, і описаний нижче спосіб був результатом цілого ряду досліджень і удосконалень.
Даний спосіб включає в себе - в процесі виробництва металевого заліза шляхом нагрівання і відновлення оксиду заліза пресованими вуглецьвмісними поновлюючими агентами - відновлення при нагріванні оксиду заліза в твердому стані для отримання і нарощування шара металевого заліза, продовження твердофазного відновлення доти, поки оксид заліза не буде, по суті, бути присутнім всередині і, крім того, продовження нагрівання для випуску виробленого шлаку з шара металевого заліза, а потім відділення металевого заліза від шлаку.
При виконанні вищезгаданого способу частина шара металевого заліза може бути розплавленою для того, щоб розплав міг витікати з шара металевого заліза. В той же час, для плавлення частини або всього шара с металевого заліза вуглець, що походить з вуглецьвмісних поновлюючих агентів і присутній в шарі металевого (3 заліза, може розчинятися (розчин) в металевому залізі (це явище іноді називають "навуглецювання"), таким чином, знижуючи точку плавлення шара металевого заліза.
Металеве залізо високої чистоти, отримане вищезгаданим способом, і вироблений шлак охолоджують і піддають затвердінню, щоб роздрібнити шлак, і частки металевого заліза, що затверділи піддають сортуванню за о допомогою магнітної сепарації або просіювання, або металеве залізо відділяють від шлаку за допомогою Ге) нагрівання і плавлення завдяки різниці в питомій вазі, таким чином сприяючи отриманню матеріалу, що має високу чистоту понад УБ5мас.9о, або понад 98мас.95. Крім того, описаний винахід пропонує спосіб проведення о відновлення оксиду заліза в твердому стані, за допомогою якого можна знизити кількість розплавленого БеО у «І виробленому шлаку наскільки можливо, і в якому ерозія і/або корозія вогнетривів діючої печі, викликана
Зо розплавленим оксидом заліза БеО, навряд чи має місце, тому вищезгаданий спосіб можна розглядати з - практичної точки зору як такий, що зберігає обладнання.
Серед згаданих вище способів спосіб охолоджування і затвердіння виробленого металевого заліза і виробленого шлаку, дроблення виробленого шлаку і отримання часток металевого заліза за допомогою « магнітної сепарації або просіювання є, мабуть, відповідним способом для застосування в промисловому З 740 масштабі в порівнянні зі способом відділення заліза і шлаку після плавлення на основі різниці в питомій вазі. с Тобто в способі плавлення і розділення необхідно проводити нагрів до високої температури для здійснення
Із» плавлення, для чого потрібно багато теплової енергії і, крім того, коли розділяють залізо і шлак, частина розплавленого заліза захоплюється в розплавлений шлак у поверхні розділу, що знижує вихід металевого заліза. З іншого боку, в способі виробництва часток металевого заліза шляхом дроблення, магнітної сепарації 49 або просіювання теплової енергії не потрібно і, крім того, розробка безперервної системи розділення 7 відповідно масштабу обладнання, виробляючого залізо, являє собою більш легку задачу, і втрати заліза можуть «» бути знижені до мінімуму.
Описаний вище винахід підкреслює, що на стадії нагрівання і відновлення виробляється шар металевого і-й заліза і в шарі створюється у високій мірі поновлююча атмосфера, тим самим металізування протікає ефективно. б 20 Однак згідно з останнім дослідженням було показано, що коли простір, в якому знаходиться пресована початкова сировина, знаходиться в більш сильній поновлюючій атмосфері через велику кількість газу СО, сл виробленого при згорянні вуглецьвмісного поновлюючого матеріалу, включеного в пресовану початкову сировину, то такий шар металевого заліза не завжди необхідний.
З іншого боку, було запропоновано декілька способів регулювання складу виробленого шлаку для 25 прискорення відділення металевого заліза при прямому способі виробництва заліза, описаному вище.
ГФ) Наприклад, існує спосіб, в якому використовують пил від сталеливарного виробництва як джерело оксиду юю заліза, змішують його з вуглецьвмісним матеріалом (вуглецьвмісні поновлюючі агенти) і додатковим матеріалом (шлакоутоврюючий агент), регулюють склад виробленого шлаку по співвідношенню Сао/взіО»о (основність) в області від 1,4 до 1,6, піддають суміш нагріванню і відновленню при температурі від 1250 до 13509 для 60 отримання металевого заліза і відділення часток металевого заліза від шлаку, що має низьку точку плавлення із-за ГеО, що міститься в ньому.
Однак даний спосіб являє собою такий спосіб, в якому використовують пил від сталеливарного виробництва як джерело оксиду заліза, і контроль основності, що застосовується в даному способі, здійснюють під час первинного приготування сировини. У даному способі не стежать за поведінкою шлаку, виробленого в процесі бо нагрівання і відновлення, тобто за тим, коли вироблений шлак починає плавитися з утворенням співіснуючих твердої і рідкої фаз і впливає на прискорення відділення виробленого металевого заліза. Крім того, в даному способі шлак, що має низьку точку плавлення через оксид заліза Гео, що міститься в ньому, використовують для прискорення відділення металевого заліза, однак, такий спосіб із застосуванням розплавленого шлаку, що містить РеО, стикається в процесі реалізації з багатьма вказаними нижче проблемами: 1) розплавлений шлак, що містить розплавлений БеО, значною мірою ушкоджує вогнетривку цеглу поду (печі); 2) розплавлений РеО приводять в контакт з вуглецьвмісним матеріалом для проведення реакції відновлення, яка є ендотермічною реакцією, що робить температурний контроль ускладненим; і 70 З) оскільки металеве залізо, зроблене за допомогою контактної реакції між розплавленим БеО в шлаку і вуглецьвмісним матеріалом, розсіюється у вигляді тонкої гранульованої фракції в шлаку, то виконання процедури охолоджування і твердіння його разом і шлаком після витягання стає надто складним.
Таким чином, бажано ефективно виділити металеве залізо при одночасному придушенні освіти розплавленого Гео в побічному продукті (шлаку).
Крім того, є спосіб, що полягає в завантаженні суміші початкових матеріалів, утримуючій тонкоподрібнену залізну руду і тверді поновлюючі агенти, в рухомий під, і в проведенні нагрівання і відновлення цієї суміші з отриманням металевого заліза, в попередньому розміщенні тонких твердих поновлюючих агентів в поді, в проведенні нагрівання і відновлення таким чином, що початкову залізну руду вміщують в невелике відділення поду без прямого контакту з подом, і в плавленні відновленого заліза в поді, щонайменше, один раз. У даному способі причина "приміщення в невелике відділення" згідно з вжитим в даному тексті терміном полягає в тому, що необхідно перешкодити розплавленій речовині, що містить зроблене шляхом нагрівання і відновлення металеве залізо і побічний продукт шлак і що знаходиться в розплавленому або прилиплому на поверхню поду стані, кородувати під. Однак для виконання способу, описаного вище, потрібне не тільки складне обладнання, щоб створити невелике відділення або завантажити сировину в невелике відділення, але, крім того, потрібна с ов Велика кількість тонкоподрібнених твердих поновлюючих речовин, тому, беручи до уваги вартість такої сировини, даний спосіб не треба розглядати як практично застосовний спосіб. Крім того, в даному способі і) створення невеликого відділення швидше прискорює плавлення і налипання розплавленої речовини на поверхні поду, що заважає вивантаженню отриманих речовин.
Крім того, описаний вище винахід пропонує заходи по попередженню пошкоджень, засновані на припущенні, му зо що розплавлена речовина, отримана шляхом нагрівання і відновлення, може нанести пошкодження вогнетривкому матеріалу поду. Однак більш важливим чинником при практичній реалізації процесу є зниження ісе) великої кількості тонко подрібнених твердих поновлюючих агентів. А вже потім також бажано, щоб з точки зору ю економії і конструкції обладнання спосіб був направлений на зниження пошкодження вогнетривкого матеріалу поду самим шлаком, так що навіть після охолоджування і затвердіння шлак або металеве залізо не прилипали б - зв НВ поверхні. ї-
Існує інший спосіб регулювання основності шлакового компонента в сировині в області від 04 до 1,3, причому регулювання проводять протягом не менш, ніж 1/3 часу, необхідного для процедури нагрівання і відновлення в поді в області температур від 1200 до 13502С, з метою досягнення міри відновлення оксиду заліза від 40 до 805965 і, згодом, розплавлення відновленої речовини. «
Регуляцію основності, що застосовується в даному способі, виконують з допомогою обчислення основності 8 с на стадії приготування сировини, а також основність визначають, виходячи з припущення, що всі шлакові й компоненти в сировині є розплавленими. Однак чи є всі шлакові компоненти розплавленими, залежить від умов «» роботи (зокрема, від температури). Крім того, не розглядають питання, як динамічна поведінка від початку плавлення шлаку до плавлення всієї маси через стан співіснування твердої і рідкої фаз впливає на умови
Відділення виробленого металевого заліза і корозію і/або корозію вогнетриву поду. При цьому зовсім не -і розглядають того факту, що рідка фракція, присутня в суміші твердої і рідкої співіснуючих фаз, може регулюватися, або що таким чином можна прискорювати плавлення металевого заліза. те Відносно способів проведення нагрівання, відновлення і плавлення суміші, що містить джерело оксиду заліза «сл і вуглецьвмісні поновлюючі агенти, з метою промислового виробництва металевого заліза, описаних вище, була 5р Зроблена множина припущень. Останні з них, що розглядається в зв'язку з відомим рівнем техніки, включаючи
Фо все вищезазначене, класифіковані і підсумовані таким чином: 4 1) в процесі нагрівання, відновлення і плавлення суміші, що містить джерело оксиду заліза і вуглецьвмісні поновлюючі агенти, з метою промислового виробництва металевого заліза необхідно створити таку технологію виробництва, за допомогою якої можна здійснювати плавлення твердого отриманого металевого заліза шляхом ефективного відновлення при низькій температурі, успішне його відділення від побічного продукту шлаку і витягання металевого заліза високої міри чистоти при низькій температурі і з високою ефективністю. іФ) 2) Для створення вищезазначеної технології бажано, щоб навуглецювання твердого металевого заліза, ко отриманого нагріванням і відновленням, було прискорено з метою ефективного плавлення заліза при низькій температурі, а успішне відділення його від побічного продукту шлаку могло бути виконане ефективно при бо промисловому отриманні металевого заліза високої міри чистоти. Більш того регулювання концентрації вуглецю, яка є важливим чинником для практичного застосування металевого заліза, було б дуже доцільно використати на практиці при виробництві стали для електропечей і інших матеріалів.
З) У даній області техніки було запропоновано декілька способів регулювання шлакового компонента в сировині по основності або подібним чинникам, як було детально згадано вище. Всі вони запропоновані для 65 Кінцевого продукту шлаку. Однак, якби металеве залізо могло бути розплавлене і ефективно відділене з використанням необхідної, але мінімальної кількості шлаку без плавлення всього шлаку, що є побічним продуктом на стадії нагрівання і відновлення, то шкідливий вплив на вогнетриви поду надалі міг би бути знижений і, крім того, це було б сприятливим відносно теплової ефективності і збереженні обладнання. 4) Добре відомо, що розплавлений БеО в шлаку сильно впливає на під, ушкоджуючи вогнетривкий матеріал.
Для придушення такого пошкодження бажано знизити кількість розплавленого ГеО в отриманому шлаку до можливого найменшого рівня. Якби вдалося досягнути зниження кількості розплавленого Рео, то, відповідно, пошкодження поду значною мірою поменшали б, що дозволило б зменшити механічні або операційні зусилля, необхідні для захисту поду.
Даний винахід був виконаний з урахуванням проблем, вказаних вище. Метою винаходу є створення способу, /о за допомогою якого можна подолати проблеми, які згадані вище в пунктах 1)-4), для ефективного виробництва металевого заліза високої міри чистоти в умовах стабільної роботи при придушенні пошкодження вогнетриву печі до можливого мінімального рівня.
Спосіб виробництва металевого заліза згідно з даним винаходом є способом нагрівання, відновлення і плавлення суміші початкових матеріалів (сировина), в якій присутні вуглецьвмісні поновлюючі агенти і /5 речовина, що включає в себе оксид заліза, з метою виробництва металевого заліза, що містить в собі: регулювання рідкої фракції шлаку, що виробляється, співіснуючого одночасно в твердій і рідкій фазах і що містить багатокомпонентну систему порідної домішки (пустої породи) з метою прискорення плавлення виробленого твердого металевого заліза і ефективного відділення заліза від побічного продукту шлаку при низькій робочій температурі і з меншим часом для промислового виробництва металевого заліза високої міри 2о чистоти.
При виконанні даного способу регулюють рідку фракцію шлаку, що виробляється, присутнього одночасно (співіснуючого) в твердій і рідкій фазах і що містить багатокомпонентну систему порідної домішки і вуглецьвмісні поновлюючі агенти вводять в шлак в рідкому і твердому стані для того, щоб прискорити навуглецювання твердого металевого заліза, таким чином виконуючи плавлення відновленого заліза. Бажано с ов для ефективної реалізації такої операції, яка описана вище, регулювати кількість вуглецьвмісних поновлюючих агентів, введених в суміш початкових матеріалів, так, щоб концентрація вуглецю в металевому залізі складала і) від 0,5 до 4,Змас.ю5, і контролювати так, щоб температура плавлення металевого заліза, підданого навуглецюванню, складала від 1147 до 150026.
Крім того, рідку фракцію виробленого шлаку можна регулювати шляхом змішування початкової сировини на ою
Зо стадії його приготування. Точніше, існує спосіб, в якому співвідношення між температурою отриманого шлаку і рідкою фракцією обчислюють заздалегідь до приготування суміші, виходячи з складу суміші початкової о сировини, і інший шлаковий компонент додають до компонентів початкової сировини, тим самим отримуючи юю оптимум рідкої фракції шлаку в заздалегідь визначеній області робочої температури; або, крім того, існує спосіб, в якому рідку фракцію регулюють за допомогою заданої початкової температури плавлення після того, як в початкова сировина була відновлена. че
Для досягнення мети даного винаходу з більшою ефективністю бажано регулювати рідку фракцію шлаку під час навуглецювання і плавлення в області від 50 до 100мас.9о, більш переважно, в області від 70 до 10Омас.9о.
Як суміш початкової сировини використовують суміш початкової сировини без модифікації або її використовують у відповідному спресованому стані. Однак більш переважно, щоб суміш спікалася ("агломерувалася") в частки « сферичної, брикетоподібної або гранулоподібної форми для проведення нагрівання і відновлення. шщ с Згідно з даним винаходом рідку фракцію виробленого шлаку регулюють, тим самим сприяючи регулюванню й міри навуглецювання твердого металевого заліза, що виробляється, внаслідок чого також можна регулювати «» концентрацію вуглецю у виробленому металевому залізі. Крім того, згідно з даним винаходом металеве залізо, конденсоване (злиттям крапель) при навуглецюванні і плавленні, охолоджують і піддають твердінню, тим самим сприяючи отриманню часток металевого заліза. Частки металевого заліза можна відділити від охолодженого і -і коагульованого, але неміцного побічного продукту шлаку за допомогою сита або магнітної сепарації, тобто частки металевого заліза можна легко витягнути. те Крім того, даний винахід відрізняється тим, що металеве залізо виробляють з великою ефективністю, с переважно, у вигляді часток. Як повторний ефект, що є результатом регулювання рідкої фракції виробленого 5р шлаку, що застосовується в промисловому способі, шлак, що є побічним продуктом, можна відділити і витягнути
Фо у вигляді гранул або часток з відносно однорідним розподілом по розміру. Точніше, шлак, вироблений з 4 мінералів порідної домішки (або пустої породи), що знаходяться в сировині, охолоджують після нагрівання, відновлення і плавлення, потім сортують на склоподібний гранульований шлак, отриманий з рідкої фракції, присутнього одночасно в твердій і рідкій фазах шлаку, і на гранульований порошковий шлак, отриманий з твердої фракції для розділення і витягання. Потім гранульований шлак однорідного розміру і гранульований порошковий шлак можна отримати нескладним шляхом. іФ) Крім того, згідно з даним винаходом кількість розплавленого ГеО в продукті-шлаку може бути знижена не ко більш, ніж до 5Омас.9ю5, переважно до 095, щоб таким чином подавити наскільки можливо ерозію/корозію вогнетриву поду (печі), викликану змішуванням великої кількості розплавленого оксиду ГеО в шлаку. Зокрема, бо якщо швидкість нагрівання суміші початкової сировини збільшиться до менш, ніж 300 еС/хвилина, то при нагріванні і відновленні суміші початкової сировини кількість розплавленого Гео в отриманому шлаку може бути значною мірою знижено, що є переважним.
Як описано вище, даний винахід має прекрасні характеристики нагрівання, відновлення і плавлення пресованої початкової сировини, що містить матеріал, що включає в себе оксид заліза (який в даному тексті 65 іноді називається залізною рудою і тому подібне), такий як залізна руда, оксид заліза або його частково відновлені речовини (форми), і вуглецьвмісні поновлюючі агенти, такі як кокс і вугілля (що в даному тексті іноді позначаються, як вуглецьвмісний матеріал) при промисловому виробництві металевого заліза, при цьому рідку фракцію побічного продукту шлаку, присутнього в твердій і рідкій співіснуючих фазах, що містить багатокомпонентну систему порідної домішки і що походить із залізної руди або подібного матеріалу, регулюють
З метою ефективного проведення навуглецювання отриманого металевого заліза, таким чином, сприяючи швидкому зниженню точки плавлення заліза, тобто прискорюючи плавлення (яке в даному тексті іноді називається як "розплавлений").
Як описано раніше, в даній області техніки був запропонований спосіб регуляції основності (або тому подібне) побічного продукту шлаку, беручи до уваги точку плавлення у випадку, коли компонент порідної 7/0 домішки, вироблений із залізної руди або тому подібного матеріалу, є повністю розплавленим. З іншого боку, згідно з даним винаходом побічний продукт шлак не завжди повністю розплавлений, але згідно з новою концепцією, що пропонується, рідку фракцію шлаку, присутнього в твердій і рідкій співіснуючих фазах, вводять для проведення ефективного регулювання; таким чином, винахід виконують на основі нового знання про те, що рідка фракція тісно пов'язана з розплавом заліза. Тобто в даному винаході рідка фракція є регульованою /5 властивістю, тим самим точка плавлення твердого металевого заліза, виробленого нагріванням і відновленням, може бути знижена при проведенні навуглецювання при низькій робочій температурі, тим самим сприяючи розплавленню металевого заліза при низькій температурі. Таким чином, відділення від побічного продукту шлаку може бути ефективно проведене при низькій температурі, при цьому також можна регулювати концентрацію вуглецю, що значною мірою впливає на якість металевого заліза, що отримується.
Фіг1 являє собою графік, що зображає залежність між температурою плавлення і вмістом вуглецю, побудований для температури плавлення у випадку, коли суміш нагрівають електролітичним залізом і різними вуглецьвмісними матеріалами і спостерігають за допомогою високотемпературного лазерного мікроскопа за фазового діаграмою термодинамічної рівноваги Ре-С.
Фіг2 являє собою графік, що показує залежність між температурою розплавлення сировини і рідкою сч ов фракцією для випадку, коли суміш електролітичного заліза і комерційно доступного вуглецьвмісного матеріалу використовують, щоб змінити кількість доданого оксиду кальцію Сас (кількість Сао в золі, що з'являється з і) вуглецьвмісного матеріалу) до суміші.
Фіг.З являє собою графік, що показує залежність між температурою розплавлення сировини і рідкою фракцією для випадку, коли суміш електролітичного заліза і іншого комерційно доступного вуглецьвмісного ю зо матеріалу використовують, щоб змінити кількість доданого оксиду кальцію Сас (кількість Сас в золі, отриманій з вуглецю) до суміші. ісе)
Фіг4 являє собою графік, що показує залежність між температурою розплавлення сировини і рідкою ю фракцією для випадку, коли суміш електролітичного заліза і іншого комерційно доступного вуглецьвмісного матеріалу використовують, щоб змінити кількість доданого оксиду кальцію СаО (кількість СаО в золі, що «
Зв ВИХОДИТЬ З вуглецю) до суміші. ї-
Фіг.5 являє собою графік, що показує вплив вмісту ГеО в шлаку на рідку фракцію отриманого шлаку при зміні швидкості нагрівання для випадку, коли суміш оксиду заліза з постійною кількістю компонента порідної домішки і вуглецьвмісного матеріалу нагрівають і відновлюють.
Даний винахід буде пояснений детально з посиланням на деталі експериментів. «
Заявники в процесі нагрівання, відновлення і плавлення суміші початкової сировини для промислового з с виробництва металевого заліза стежили за поведінкою побічного продукту шлаку в даній системі вуглецьвмісних поновлюючих агентів, а також за мірою навуглецювання і плавлення отриманого металевого заліза і підтвердили ;» наступний факт.
Для того, щоб піддати металеве залізо, отримане нагріванням і відновленням, навуглецюванню, необхідно, щоб вуглецьвмісні поновлюючі агенти були присутніми в системі. Однак згідно із твердженням заявників, -І заснованим на результатах експериментів, навіть у випадку, якщо вуглецьвмісні поновлюючі агенти присутні, але присутні тільки в твердому вигляді в стані (позиції), близькому до твердого металевого заліза, о навуглецювання протікає погано, тому не можна чекати прискорення плавлення, викликаного зниженням точки с плавлення твердого відновленого заліза.
Однак було показано, що, коли вуглецьвмісні поновлюючі агенти присутні разом з шлаком в розплавленому
Ме. стані, навуглецювання твердого металевого заліза може протікати вельми ефективно. Це стається внаслідок с того, що розплавлений шлак, що має текучість, виявляє дію, подібну носієві, так що він швидко приходить в контакт з твердим залізом нарівні з твердими поновлюючими агентами, тим самим прискорюючи навуглецдцювання. Було показано, що навуглецювання, що прискорюється, викликане співіснуванням ов розплавленого шлаку, не виявляється ефективним тільки у випадку, коли весь шлак знаходиться в розплавленому стані, але така дія (шлаку) змінюється в залежності від рідкої фракції шлаку (його кількості),
Ф) присутнього в твердій і рідкій співіснуючих фазах. ка Отже, для вивчення впливу рідкої фракції шлаку, що є побічним продуктом, на міру навуглецювання металевого заліза застосовують пресовану речовину (брикет), отриману шляхом змішування порошкового бо оксиду Її поновлюючого вуглецьвмісного матеріалу у вигляді порошку, ії спостерігають за поведінкою цієї речовини в процесі нагрівання, відновлення і плавлення за допомогою високотемпературного лазерного мікроскопа і потім оцінюють кількісно поведінку розплавленої речовини за допомогою аналізу зображення. Тобто в цьому спостереженні в ході нагрівання і зростання температури отримують рідку фракцію пресованої сировини шляхом аналізу зображення з тим, щоб визначити міру розплавлення речовини. Далі, температура, при якій 65 рідка фракція становить 10095 в процесі нагрівання, була визначена як температура розплавлення.
Рідка фракція, як її називають в даному тексті, розташована між солідусом і ліквідусом і визначається як масове співвідношення рідини і твердого в полі "тверде ж- рідке" (тобто "тверда фаза ж рідка фаза"). У вищеописаному експерименті, проведеному за допомогою високотемпературного лазерного мікроскопа, масове співвідношення було замінене на співвідношення площ, отримане при аналізі зображення. Крім того, передбачена рідка фракція, описана пізніше, означає величину, передбачену з урахуванням складу компонентів порідної домішки і температури за допомогою мультисистемної фазової діаграми.
По-перше, Соо були досліджені (міра навугледювання) в металевому залізі їі температура розплавлення заліза (тобто точка плавлення). Для цього використали порошок електролітичного заліза як металеве залізо, а графіт і 4 типи вугільного порошку, представлені в таблиці 1, використали як вуглецьвмісний матеріал, і /о Змішування було зроблене так, що концентрації нелеткого (пов'язаного) вуглецю по відношенню до порошку електролітичного заліза становлять 195 (який означає мас.9о, те саме стосується і наступних значень), 2905, 396 і 4,390. Виміряні температури плавлення показані на фазовий діаграмі Ре-С на Фіг.1. й в 111111111м611117111111196111111111ве 113 о в11тя1111111ве111т ом
З фігури 1 видно, що у випадку, коли використовують графіт як вуглецьвмісний матеріал, він розплавляється, по суті, вздовж лінії ліквідусу на фазовий діаграмі, і температуру розплавлення значною мірою вибирають згідно з концентрацією вуглецю в металевому залізі, яке піддавали навуглецюванню. З іншого боку, у сч ов Випадку, коли вугілля, що містить золу, використовують як вуглецьвмісний матеріал, температура розплавлення знаходиться на високотемпературній стороні від лінії ліквідусу на фазовий діаграмі, що дозволяє передбачити, (о) що зола у вугіллі впливає на температуру розплавлення металевого заліза, тобто на міру навуглецювання.
Далі, порошок електролітичного заліза і вуглецьвмісний матеріал, що має склад, показаний в таблиці 1, об'єднують і для зміни рідкої фракції шлаку, отриманої із золи у вугіллі, СаО (реагент) додають до вугільного ю порошку і тим самим змінюють СаОбо виробленого шлаку. Кількість вуглецьвмісного матеріалу, що змішується доводили до значення, яке при перерахунку на концентрацію вуглецю в електролітичному залізі становитиме (Се) 4,390. ою
За зразком спостерігали за допомогою високотемпературного лазерного мікроскопа способом, подібним тому, який описаний вище, для вимірювання температури розплавлення кожної суміші електролітичного заліза і «І з вуглецьвмісного матеріалу. Крім того, рідка фракція при 13002 у відповідній композиції шлакових компонентів М була розрахована з фазової діаграми. Оскільки рідку фракцію визначають як масове співвідношення між ліквідусом і солідусом, як указано вище, то рідку фракцію кожного шлаку можна розрахувати, виходячи з складу шлакових компонентів і температури, використовуючи фазову діаграму багатокомпонентної системи.
Результати показані на фігурах 2-4 і на основі цих фігур може бути зроблений наступний аналіз: « 20 1) Навіть у випадку, коли використовують будь-який з вуглецьвмісних матеріалів, температура розплавлення з с знижується по мірі того, як концентрація СаО в шлакоутворюючих компонентах (зола і доданий окисел кальцію
Сад) зростає, і рідка фракція отриманого шлаку при 13002С збільшується по мірі того, як зростає концентрація ;» Сас. 2) Температура розплавлення металевого заліза знижується по мірі того, як рідка фракція отриманого шлаку
Зростає. Оскільки той факт, що температура розплавлення металевого заліза залежить від міри -І навуглецювання, вже був підтверджений даними на Фіг.1, тепер можна підтвердити, що міра навугледювання металевого заліза збільшується по мірі того, як зростає рідка фракція шлаку, а також той факт, що температура ве розплавлення знижується із збільшенням концентрації вуглецю в залізі. г Тобто з результатів, проведених експериментів видно, що коли вуглецьвмісний матеріал, що включає в себе
Золу, використовують як вуглецьвмісні поновлюючі агенти для того, щоб зробити нагрівання, відновлення і
Ме плавлення суміші початкової сировини, що складається з вуглецьвмісних поновлюючих агентів і оксиду заліза, с температура розплавлення виробленого металевого заліза змінюється значною мірою відповідно до кількості
Сас, доданій до суміші початкової сировини, і температура розплавлення швидко знижується по мірі того, як збільшується кількість СаО. З іншого боку, навпаки, рідка фракція виробленого шлаку швидко збільшується по 5Б мірі того, як збільшується кількість СаО. Виходячи з описаних вище даних, можна прослідити за тим, як рідка фракція виробленого шлаку збільшується при доданні Сас, при цьому температура розплавлення виробленого (Ф) металевого заліза швидко знижується. Тобто можна показати, що по мірі того, як рідка фракція виробленого ко шлаку зростає, навугледювання твердого відновленого заліза за допомогою вуглецьвмісного матеріалу, що залишається в сировині, прискорюється. Виходячи з отриманих даних ясно, що вуглецьвмісний матеріал бо залишається в початковій сировині після того, як походить відновлення твердої речовини за допомогою розплавленого шлаку, і ефективно контактує з твердим відновленим залізом, внаслідок чого навугледювання твердого відновленого заліза прискорюється, і температура розплавлення може знизитися внаслідок швидкого зниження точки плавлення твердого відновленого заліза.
Для ефективного вияву навугледювання, що прискорюється супутніми вуглецьвмісними поновлюючими б5 агентами рідка фракція виробленого шлаку є надто важливою. Деяка різниця у в'язкості (текучості) рідкого шлаку існує, але було показано, що якщо деяка частка розплавленого шлаку знаходиться у виробленому шлаку,
що знаходиться в твердому і рідкому співіснуючих станах, тобто, якщо рідка фракція складає не менш ніж 5096, більш переважно не менш ніж 7095, то зниження точки плавлення твердого відновленого заліза, викликане навугледюванням, проходить швидко, і швидке розплавлення може бути досягнуте при відносно низькій температурі.
Рідку фракцію виробленого шлаку можна регулювати шляхом змішування початкової сировини (вміст і склад шлакових компонентів в оксиді заліза і золи у вуглецьвмісному матеріалі) на стадії приготування суміші сировини таким чином, щоб досягнути відповідного складу шлаку згідно із заданою робочою температурою (зокрема, задана температура розплавлення). Більш переважно, коли відповідну шлакову рідку фракцію можна 7/0 отримати в області заданої температури розплавлення з урахуванням зв'язку між температурою виробленого шлаку і рідкою фракцією на основі складу шлакових компонентів в суміші початкової сировини і шляхом додання і регулювання іншого шлаксутворювального компонента по мірі необхідності.
Іншими словами, згідно з даним винаходом температуру розплавлений можна регулювати з урахуванням шлакового складу в початковій сировині, або шлаковий склад можна регулювати з метою отримання попередньо /5 визначеної рідкої фракції при заданій температурі розплавленая, яку встановлюють заздалегідь.
Таке явище, як описано вище, має місце, мабуть, у випадку, коли залізна руда, що використовується як джерело оксиду заліза містить значну кількість компонентів порідної домішки. Якщо рідку фракцію багатокомпонентного шлаку, утвореного з компонентів порідної домішки і золи у вуглецьвмісному матеріалі, регулюють в умовах робочої температури, то навуглецювання твердого виробленого металевого заліза може 2о протікати вельми ефективно, і температура розплавлення твердого металевого заліза може бути знижена значною мірою.
При виконанні даного винаходу регуляція рідкої фракції виробленого шлаку може бути здійснена шляхом змішування декількох залізних руд таким чином, щоб отримати відповідний склад шлаку з урахуванням компонентів порідної домішки, що містяться в руді, яку застосовують як джерело оксиду заліза. Переважно, є сч спосіб, в якому додають один або не менш двох з наступних: вапно (Сас), вапняк (Сасо з), двоокис кремнію (8іО»), серпентин (МаО), марганцеву руду (МпО), боксит (А/-203) і т.д. як добавки, здатні змінити рідку і9) фракцію згідно з компонентами порідної домішки, що містяться в початковій сировині - руді. Точніше, коли джерело оксиду заліза і вуглецьвмісні поновлюючі агенти і зв'язуючий компонент, якщо він необхідний, змішують з метою приготування суміші початкової сировини, то зв'язок між температурою і рідкою фракцією встановлюють У зо на основі фазової діаграми багатокомпонентної системи, виходячи з складу порідної домішки, що міститься в сировині, і відповідну кількість оксиду, як описано вище, змішують як добавки так, щоб отримати відповідну о рідку фракцію, як указано вище, в умовах заданої температури розплавлення. ю
Для ефективного проведення прискореного навуглецювання за допомогою супутнього розплавленого шлаку і зниження температури розплавлення, як указано вище, необхідно досягнути достатнього зниження точки З плавлення твердого металу шляхом навуглецювання. Було показано, що самим ефективним є контролювання ча концентрації вуглецю в металевому залізі після навуглецювання в області від 0,5 до 4,395, більш переважно, від 1,5 до 3,595, а також контролювання температури розплавлення в області від 1147 до 15002, більш переважно, в області від 1200 до 145020. Переважну концентрацію вуглецю в металевому залізі можна відрегулювати згідно « з кількістю вуглецьвмісних поновлюючих агентів, змішаних з початковою сировиною на стадії приготування суміші початкової сировини. Конкретно, вуглецьвмісні поновлюючі агенти, необхідні для навуглецювання, - с додають в кількості, яка теоретично потрібна для відновлення джерела оксиду заліза. Однак при нормальних а робочих умовах частина вуглецьвмісних поновлюючих агентів поглинається окислювальним газом, що ,» виробляється при згорянні в процесі нагрівання і відновлення, тому, щоб фактично підібрати кількість вуглецьвмісного матеріалу, що змішується, цю кількість, що змішується потрібно відрегулювати на основі споживаної кількості, як описано тут. -і Крім того, якщо кількість вуглецьвмісних поновлюючих агентів, що змішується регулюють, як описано вище, 1» на стадії приготування сировини, то міру навуглецювання металевого заліза можна регулювати, тим самим можна навмисно регулювати кінцевий вміст вуглецю в металевому залізі. 1 Для приготування суміші початкової сировини, що застосовується в даному винаході, переважно
Фу 50 використовують як джерело оксиду заліза, так і вуглецьвмісні поновлюючі агенти у вигляді порошку. Суміш початкової сировини може бути подана в під (печі) в злегка спресованому стані, але переважно, якщо Її сл використовують у вигляді пресованої маси, в якій суміш сплавляють ("агломерують") до часток відповідної форми, такої як сферична, у вигляді брикету або котуна, при цьому металевий шар твердого відновленого заліза утвориться на поверхні пресованої маси в процесі відновлення твердої речовини при нагріванні для того, щоб всередині шару створити умови високого потенціалу відновлення, і переважним є те, що міра металізації може о бути збільшена з великою ефективністю.
Крім того, піч, що застосовується в даному винаході є, переважно, піччю з рухомим подом і, особливо їмо) переважно, піччю з подом, що обертається. У цьому випадку початкову сировину, задану таким чином, щоб виробити надалі бажану рідку фракцію, вміщують в під (печі) за допомогою трубоподібного або жолобоподібного бо живильного пристрою так, щоб утворити не більш, ніж два шари у випадку більш широких і великих по діаметру часток пресованої маси. Матеріал нагрівають зверху за допомогою запальника або подібного пристрою для його відновлення і плавлення і після охолоджування його випускають з допомогою скрепера або пристрою для випуску типу шнеку. Якщо до подачі початкової сировини утворять шар порошку вуглецьвмісних речовин або шар порошку вогнестійких речовин, таких як оксид алюмінію, то це є переважним для захисту поду (печі), для 65 більш рівного випуску продукту і попередження переокислення від кінця відновлення до плавлення.
Коли металеве залізо, яке навуглецьовують і розплавляють і коагулюють (з розплавлених часток) після нагрівання і відновлення, а потім охолоджують і піддають затвердінню, то можуть бути отримані частки металевого заліза і їх можна одночасно відділити від виробленого шлаку шляхом просіювання або магнітної сепарації.
Як описано вище, даний винахід відрізняється тим, що рідку фракцію шлаку, що є побічним продуктом, регулюють і, тим самим, прискорюють навугледювання і сприяють ефективному розплавленню металевого заліза при низькій температурі, і, нарешті, частки металевого заліза з високою мірою металізації, тобто з високою чистотою по Ре, можуть бути зроблені з великою ефективністю. Було показано, що представлений нижче повторний ефект також може бути отриманий при регуляції рідкої фракції шлаку, що є побічним /о продуктом.
Так, при виконанні способу згідно з даним винаходом для регуляції рідкої фракції виробленого шлаку з тим, щоб контролювати температуру розплавлення металевого заліза, вироблений шлак в умовах температури розплавлення знаходиться одночасно в твердому і рідкому станах, тому, коли його охолоджують і піддають твердінню, коагульований шлак, вироблений з рідкої фракції шлаку, існуючого одночасно в твердому і рідкому /5 станах, конденсується за допомогою поверхового натягнення у вигляді скловидної гранульованої речовини, в той час як коагульований шлак, вироблений з твердої фракції шлаку, існуючого одночасно в твердому і рідкому станах, перетворюється в тонкий гранульований шлак. Таким чином, коли вказані шлаки сортують за допомогою відповідного сита, вони можуть бути розділені на скловидний гранульований шлак і тонкий гранульований шлак.
Оскільки розділений таким чином шлак може бути утилізований як шлак, в якому частки є однорідними по 2о розміру, і тому діапазон розподілу часток по розміру є вузьким, то цей розділений шлак є вельми вигідним при використанні його як вторинних ресурсів, такі як матеріал для дорожнього полотна або заповнювач для бетону у вигляді тонкого заповнювача або грубого заповнювача.
Крім того, дані заявники також вивчили розплавлений вюстит (БебО), вироблений в процесі нагрівання і відновлення, з метою придушення пошкодження вогнетривів, викликаного розплавленим БеО в шлаку, який с г Виробляється як побічний продукт в ході нагрівання і відновлення, причому результат вивчення також буде о представлений.
В експериментах досліджували зв'язок між швидкістю нагрівання і рідкою фракцією в процесі нагрівання, передбачаючи, що шлак складається з джерела оксиду заліза і вуглецьвмісного матеріалу, і з використанням синтетичного шлаку, в якому оксид заліза Гео додавали до основного шлаку з 5іО2:АІ2Оз3:СаО-70:2:5 (масове ю зо відношення).
Результати представлені на Фігурі 5. На фігурі показана зміна концентрації РеО і частки рідини (тобто ісе) рідкої фракції) при постійній температурі нагріву, що становить 11562С, при цьому швидкість нагрівання ю використали як параметр і змінювали до 100 оС/хв., З009С/хв., 5009С/хв. Як видно з цієї фігури, спостерігається така тенденція, що рідка фракція збільшується по мірі того, як концентрація БеО зростає, але З при цьому рідка фракція змінюється значною мірою і в залежності від швидкості нагрівання: рідка фракція ч- швидко збільшується по мірі того, як швидкість нагрівання сповільнюється.
Отримані дані вказують на те, що при нагріванні, відновленні і плавленні суміші початкової сировини, коли швидкість нагрівання є повільною на стадії відновлення РеО, то БеО змішується з компонентом порідної « домішки, розплавляється і виробляє рідину, тобто легко виробляється розплавлений шлак, що містить велику кількість БеО. - с Навпаки, коли швидкість нагрівання зростає, втрачається час для розплавлення Гео в шлаку, і в умовах ц високої швидкості нагрівання змішування розплавленого ГеО в шлаку придушується як наслідок швидкого "» відновлення оксиду заліза до металевого заліза.
Було показано, що зниження вмісту розплавленого оксиду заліза ГеО в шлаку, викликане високою швидкістю нагрівання, як описано вище, може бути виконане з великою ефективністю шляхом збільшення швидкості в -І процесі нагрівання і відновлення не менш, ніж 3002С/хв., переважно не менш, ніж 4002С/хв., більш переважно не їз менш, ніж 5002С/хв.
Крім того, даними заявниками було показано на основі окремо виконаних досліджень, що пошкодження 1 вогнетривів, викликане розплавленим Ре, що знаходиться в шлаку, значно змінюється при умові, що кількість
Фу 50 розплавленого оксиду ГеО в шлаку становить приблизно 5090, і, якщо швидкість нагрівання регулюють так, що кількість розплавленого оксиду ГеО становить не більш приблизно 5095, переважно не більше за 2095, більш сл переважно в основному 095, то пошкодження вогнетриву поду, створене розплавленим шлаком, може бути пригнічене настільки, наскільки це можливе, і таким чином можна спростити ті заходи проти пошкодження вогнетривів, які застосовують в даній області техніки.
Крім того, переважними умовами досягнення кількості Гео в розплавленому шлаку, що складає переважно о не більш ніж приблизно 2095 або, в основному, нуль, є такі умови, в яких в процесі нагрівання і відновлення температури в області від 600 до 13502, переважно від 500 до 12502С, зростають з швидкістю не менш, ніж ко З002С/хв., переважно не менш, ніж 5002С/хв.
Зниження вмісту БеО в розплавленому шлаку, як описано вище, ефективно впливає на запобігання 60 пошкодженню вогнетривів поду, що є вельми важливим при фактичній роботі, і, крім того, збільшує вихід металевого заліза; крім того, збільшення швидкості нагрівання укорочує час нагрівання і відновлення і підвищує продуктивність даної операції.
Коли рідка фракція виробленого шлаку стає понадміру великою на стадії відновлення твердої речовини, пресована сировина починає розплавлятися до того, як протікає відновлення твердої речовини, так що бо невідновлений оксид БеО має тенденцію плавитися в розплавленому шлаку, і в такому випадку, який тут описаний, потрібно додати флюс у відповідній кількості на стадії підготовки початкової сировини для регуляції складу шлаку (оксиди, згадані вище), і таким чином проведення плавлення в області низької температури придушується із збільшенням температури відновлення, збільшуючи при цьому швидкість відновлення твердої речовини. Тобто при виконанні даного винаходу регулювання рідкої фракції виробленого шлаку може бути ефективно використане як засіб для підвищення продуктивності шляхом збільшення температури, при якій виробляється рідина (тобто початкова температура навуглецювання), і збільшення швидкості відновлення твердої речовини шляхом підняття температури відновлення на додаток до випадку, коли знижують робочу температуру шляхом зменшення температури навуглецювання, відповідної температурі плавлення.
Приклади 70 Структура, процес і здійснення даного винаходу будуть детально обговорені з посиланням на приклади.
Звичайно, даний винахід не обмежується наступними прикладами, і відповідні модифікації можуть бути зроблені в даній області, які пристосовані до цілей, описаних раніше і пізніше, які включені в суть даного винаходу.
Руда, компонентний склад якої представлений в таблиці 2 нижче, і вуглецьвмісний матеріал, компонентний склад якого представлений в таблиці 3, були використані з метою виконання наступних експериментів. компонентів (мас. 5)
А ввов00пзвоов в | ве» зово|тві| ов олв
Тип вуглецьвмісного матеріалу! Склад компонентів (мас.95). | с 5 о
В взвотєоведа вто їв тм в «со
Приклад 1 (Експериментальний приклад, в якому робоча температура змінювалася при однаковій початковій суміші) що)
Сировину приготовляли шляхом рівномірного змішування 83,5мас.бо руди В (середній діаметр гранул: «Е 21мкм), показаної в таблиці 2, 18,5мас, 95 вуглецьвмісного матеріалу С (середній діаметр гранули: 45мкм),
Зо показаного в таблиці 3, і 1,О0мас.9о бентоніту (середній діаметр гранули: Умкм) як зв'язуючої речовини, ї- сплавлення у вигляді сферичних часток, що мають діаметр приблизно 17мм (в даному тексті матеріал названий як пресована маса), після чого сировину заздалегідь сушили при 1202. Пресовану сировину завантажували в експериментальну піч для того, щоб матеріал нагрівався, а температура зростала, і спостерігали за « розплавленням пресованої сировини при даній температурі з метою дослідження залежності рідкої фракції отриманого шлаку від компонентів сировини. У випадку, коли розплавлення не відбувається, спостерігали за не) с станом поверхні і внутрішнім профілем. Отримані результати показані в таблиці 4 нижче. . з з в ою 01011701000 0 |Реювина не роялевлена зоеродині відновленого заліза г
Ф
Фу? сл Як видно з таблиці 4, коли певна рідка фракція становила 090, то слідів розплавленої речовини в пресованій масі не спостерігали; коли певна рідка фракція становила приблизно 2595, то сліди розплавленої речовини виявили всередині, але пресована маса зберігала при цьому свою первинну форму і розплавлення не 22 спостерігали. Крім того, коли рівень певної рідкої фракції зріс до 5595, утворення значної кількості
Ф! розплавлених речовин було виявлене, але пресована маса зберігала при цьому свою первинну форму і не розплавлялася (навуглецювання і плавлення чистого заліза, і розтікання вниз). З іншого боку, було показано, де що коли певна рідка фракція досягла 10095, пресована маса розплавилася з утворенням розплаву, але навіть в той час, коли рідка фракція досягла 7795, тверде відновлене залізо в пресованій масі починає плавлення і 60 закінчує розплавлення. Тобто було показано, що нагрівання і відновлення пресованої маси протікає по мірі того, як зростає температура нагрівання, і в той же час, певна рідка фракція також збільшується, але коли рідка фракція перевищує приблизно 7095, швидко відбувається розплавлення. З експериментальних результатів видно, що якщо регулювати температуру отримання рідкої фракції, рівень якої становив 7095, то можна досягнути достатнього розплавлення, і робочу температуру можна знизити приблизно на 50 С шляхом бо установки температури нагрівання до 14002 і зберегти рівень рідкої фракції від 70 до 8095 без збільшення рівня рідкої фракції до 10095, що досягається підвищенням температури нагрівання до 1450260.
Приклад 2 (випадок, при якому додають двоокис кремнію для зміни рідкої фракції)
До 74,бмас.9о руди А (середній діаметр гранули: З8мкм), склад якої приведений в таблиці 2, 23,4мас.9о вуглецьвмісного матеріалу А (середній діаметр гранули: З7мкм), склад якого приведений в таблиці 3, і 2,Омас.9о бентоніту (середній діаметр гранули: Умкм) як зв'язуючої речовини, які є основними компонентами, домішували двоокис кремнію (вміст 5іО»: 92,7мас.95) у відповідній кількості з тим, щоб задати температуру розплавлення шлаку. Рівень рідкої фракції при 12002С, визначений з фазової діаграми на основі шлакового складу в змішаній 70 сировині, приведений в таблиці 5. Пресована сировина була використана після змішування вказаних вище речовин у вигляді однорідної суміші і її сплавлення до часток сферичної форми діаметром 17мм, і висушування при 1202С. Компактну сировину завантажували в експериментальну піч для нагрівання і відновлення, і при цьому визначали температуру середовища, що оточувало початкову сировину, і отримані результати представляли в таблиці 5.
Витратадеоокису кремнію щодомшуєтьсямаєт) 0000100000000108 24
Рівеньрідкої фракці (при тюює 17186186
Як видно з таблиці 5, при збільшенні витрати двоокису кремнію, що домішується рівень рідкої фракції при 120022 отриманого шлаку зростав, і відповідно знижувалася температура розплавлення пресованої сировини.
Тобто з отриманих результатів слідує, якщо відповідну кількість джерела 5іО»о (або іншого окислу) домішували с до компонентів сировини для регуляції рівня рідкої фракції при робочій температурі, то температура розплавлення пресованої маси, що відновлюється і нагрівається, тобто робоча температура, може бути о знижена. Крім того, додаткову кількість флюсу (такого, як джерело 510 5) регулювали так, що, якщо задана робоча температура була визначена, то утворювалася рідка фракція, достатня для розплавлення при робочій температурі, і таким чином сприяли регулюванню значною мірою температури розплавлення до робочої ю температури.
Приклад З о (випадок, в якому температуру, при якій утворюється рідка фракція, підвищують, щоб прискорити протікання юю відновлення твердої речовини)
Як описано раніше, у випадку, де рідка фракція шлаку, що виробляється, утворюється при низькій З 3з5 температурі, розплавлення пресованої маси відбувається до того, як в достатній мірі протікає відновлення ч- оксиду заліза, що міститься в твердій фазі, і невідновлений БеО стає розплавленим і істотно підмішується в шлак, тим самим сприяючи прискоренню ерозії і/або корозії вогнетривів поду (печі). Таким чином, з точки зору запобігання пошкодженню вогнетривів поду, був проведений експеримент для випадку використання даного « винаходу. Сировина була приготована шляхом змішування у відповідності до випадків А і В, приведеними в 70 таблиці б нижче, і отримана у вигляді сферичних часток подібно тому, як описано вище; експеримент, що - с включає в себе нагрівання, відновлення і плавлення, був проведений з метою отримання тих результатів, які ц представлені в таблиці 6, після висушування пресованої маси. и? 15 : ШЕ ен с с матеріал В речовина |їСао рідкої фази (2С) відновлення (С) плавлення (С) я но са Ной ПБП НОЖА ШО сл А
Випадок 72,51 20,99 1,5 5 1332 1340 1430
Ф вере! ве 8181 сл З таблиці б видно, що у випадку А температура утворення рідкої фази була такою низькою (11772) і рідина утворювалася до того, як відновлення твердої речовини протікало в достатній мірі, а домішування невідновленого ГеО в шлак створювало пошкодження вогнетривів поду. Температура нагрівання і відновлення 2о дещо знижувалася до 13202С, внаслідок чого темп відновлення твердої речовини знижувався, і швидкість
ГФ! виробництва знижувалася значною мірою. Таким чином, пропорцію компонентів, що змішуються змінювали, як у випадку В (додаткове підмішування вапняку) і температуру утворення рідкої фази підіймали до 1332 20. Потім, о було показано, що при встановленні температури нагрівання і відновлення, а також температури розплавлення на рівні 13402 і 143092, відповідно, можна підтримати безперебійний режим роботи без пошкодження 60 вогнетривів поду.
Крім того, речовину, отриману у випадку В вище, охолоджували і згодом піддавали магнітній сепарації, потім ЇЇ можна було повністю розділити на метал і шлак. У таблиці 7 представлені дані розподілу діаметру часток металу і шлаку. Зрозуміло, що частки металу, що мають діаметр (значною мірою кругла форма характеризується діаметром, і еліпсоїдальна або овальна форма характеризуються середньою величиною між бо діаметром в довжину і діаметром завширшки) не менш, ніж З,35мм можуть бути витягнуті з виходом 94,390. З іншого боку шлак, в основному, розділяли на два види, скловидний гранульований шлак, що має діаметр часток не менш, ніж 3,35мм, і гранульований порошковий шлак, що має діаметр часток менш, ніж 3З,35мм. Було показано, що гранульований порошковий шлак повертають у виробничий цикл і змішують з початковою бировиною з метою витягання і використання залишкового вуглецьвмісного матеріалу і заліза, а скловидний гранульований шлак може бути ефективно використаний як дрібні агрегати, що не містять заліза. й
У даному винаході, представленому так, як описано вище, показано, що в процесі нагрівання, відновлення і плавлення суміші, що містить джерело оксиду заліза і вуглецьвмісні поновлюючі агенти, для виробництва їз металевого заліза рідку фракцію виробленого шлаку, що знаходиться одночасно в твердому і рідкому станах, регулювали з тим, щоб зробити відповідне регулювання початкової температури навуглецювання твердого металевого заліза. Також нижче показані різні виконані операції і отримані результати: 1) Співвідношення між температурою і рідкою фракцією виробленого шлаку визначали з урахуванням шлакоутворювального компонента в сировині і кількості доданого до нього флюсу, рідку фракцію регулювали, 720 регулюючи тим самим початкову температуру навуглецювання; тобто, температуру розплавлення сировини можна регулювати, і температуру розплавлення знижували таким чином, щоб сприяти зниженню робочої температури з метою підвищення ефективності використання теплової енергії і придушення пошкодження жароміцної структури. 2) Якщо рідку фракцію виробленого шлаку отримували в заздалегідь визначеній області температури на сч стадії змішування сировини, то заданої температури розплавлення можна досягнути, і температуру можна Го) регулювати до відповідної температури розплавлення відповідно до теплової ефективності діючого обладнання і жароміцності обладнання, таким чином сприяючи відповідності різному діючому обладнанню.
З) Початкову температуру навуглецювання, тобто температуру розплавлення, можна регулювати шляхом ою зміни рідкої фракції без плавлення всієї маси виробленого шлаку з метою зниження внаслідок робочої температури і економії необхідної енергії і підвищення теплової ефективності. (Се) 4) Якщо кількість вуглецьвмісних поновлюючих агентів, що змішується регулювали на стадії приготування ю початкової сировини, то значною мірою можна регулювати вміст вуглецю в виробленому металевому залізі. 5) Рідку фракцію виробленого шлаку регулювали, тим самим встановлюючи оптимум температури Ж розплавлений, змінюючи температуру нагрівання і відновлення, внаслідок чого може бути подавлене, наскільки м можливо, змішування розплавленого оксиду заліза ГеО з розплавленим шлаком. Зокрема, якщо швидкість нагрівання в процесі нагрівання і відновлення регулювали, то утворення розплавленого шлаку можна було подавити, наскільки можливо, для того, щоб сприяти запобіганню розплавленню і налипанню вироблених речовин на або до поду печі, що викликано виробництвом шлаку, що має низьку точку плавлення Через « дю розплавлений оксид заліза Гео, що міститься в ньому, а також сприяти ефективному придушенню ерозії і/або - корозії вогнетривів поду печі. с б) Як повторний ефект даного винаходу шлак, що є побічним продуктом, розділяють на скловидний :з» гранульований шлак, отриманий з рідкої фази, і гранульований шлак, отриманий з твердої фази з метою застосування цих шлаків як побічних продуктів, що мають вузький діапазон розподілу часток по розміру, які можуть бути ефективно використані для різних цілей як тонкі агрегати або грубі агрегати. - 395 Даний винахід являє собою вигідний діючий спосіб виробництва металевого заліза і часток металевого заліза високої міри чистоти з високим виходом шляхом ефективного відновлення і ефективного відділення металевого т» заліза від шлаку при стабільних умовах роботи з придушенням наскільки можливо пошкодження вогнетривів сл поду. б 50

Claims (13)

Формула винаходу сл
1. Спосіб виробництва металізованого заліза шляхом нагрівання, відновлення і плавлення суміші вихідних матеріалів, що включає в себе вуглецевмісні відновлювальні агенти, порідні домішки і речовину, яка містить оксид заліза, який відрізняється тим, що вміст порідних домішок, присутніх в суміші вихідних матеріалів, ГФ) регулюють шляхом коректування складу суміші вихідних матеріалів так, щоб отримати оптимум рідкої фази т шлаку в умовах заданої температури розплавлення або області визначеної робочої температури.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що вуглецевмісні відновлювальні агенти, присутні в рідкому шлаку, підтримують в кількості, достатній для прискорення навугледювання твердого металізованого заліза для 60 зниження температури плавлення твердого металізованого заліза.
З. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що при навуглецюванні концентрацію вуглецю в металізованому залізі доводять до рівня від 0,5 до 4,3 мас.9о, а температуру плавлення навуглецьованого металізованого заліза доводять до рівня від 1147 до 150090.
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при одержанні суміші вихідних матеріалів температуру 65 виробленого шлаку і рідку фазу визначають заздалегідь, виходячи зі складу шлакоутворювальних компонентів у суміші вихідних матеріалів, і до суміші вихідних матеріалів додають інші шлакоутворювальні домішки, здатні змінити рідку фазу шлаку, регулюючи рідку фазу шлаку у попередньо визначеній ділянці робочої температури.
5. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-4, який відрізняється тим, що вказану вище рідку фазу регулюють за Допомогою температури нагрівання суміші початкових матеріалів.
6. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-5, який відрізняється тим, що рідку фазу шлаку регулюють під час навуглецювання і плавлення в ділянці від 50 до 100 мас.оОо.
7. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-6, який відрізняється тим, що суміш вихідних матеріалів агломерують перед нагріванням і відновленням. 70
8. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-7, який відрізняється тим, що рідку фазу виробленого шлаку регулюють на рівні не менше 50 мас.уо контролюючи тим самим міру навуглецдювання виробленого твердого металізованого заліза.
9. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-8, який відрізняється тим, що металізоване залізо, сконденсоване при навуглецюванні і плавленні, охолоджують до затвердіння з отриманням його у вигляді частинок металізованого /5 Заліза.
10. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-9, який відрізняється тим, що шлак, вироблений в твердій і рідкій співіснуючих фазах, охолоджують до затвердіння і розділяють на склоподібний гранульований шлак, який утворений з рідкої фази шлаку, і тонкий гранульований шлак, який утворений з твердої фази шлаку.
11. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-10, який відрізняється тим, що кількість розплавленого БеО у виробленому шлаку регулюють на рівні не більше ніж 50 мас.9б.
12. Спосіб за п.11, який відрізняється тим, що кількість розплавленого ГеО у виробленому шлаку становить, по суті, Ов.
13. Спосіб за будь-яким з пунктів 11 або 12, який відрізняється тим, що при нагріванні і відновленні швидкість нагрівання суміші вихідних матеріалів задають на рівні не менше ніж 3002С/хв. знижуючи тим самим сч Кількість розплавленого РеО в шлаку. о ІФ) (Се) ІФ) « і -
- . и? -і щ» 1 (о) сл іме) 60 б5
UA2002064931A 2000-08-09 2001-09-08 A method for producing metallized iron UA74565C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000241485A JP4330257B2 (ja) 2000-08-09 2000-08-09 金属鉄の製法
PCT/JP2001/006863 WO2002012570A2 (en) 2000-08-09 2001-08-09 Method for producing metallic iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA74565C2 true UA74565C2 (en) 2006-01-16

Family

ID=18732665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2002064931A UA74565C2 (en) 2000-08-09 2001-09-08 A method for producing metallized iron

Country Status (17)

Country Link
US (1) US6592647B2 (uk)
EP (1) EP1307596B1 (uk)
JP (1) JP4330257B2 (uk)
KR (1) KR100470089B1 (uk)
CN (1) CN100390303C (uk)
AT (1) ATE317917T1 (uk)
AU (1) AU784378B2 (uk)
BR (1) BR0107120B1 (uk)
CA (1) CA2387343C (uk)
DE (1) DE60117269T2 (uk)
ES (1) ES2258095T3 (uk)
PL (1) PL196624B1 (uk)
RU (1) RU2244015C2 (uk)
TW (1) TW565618B (uk)
UA (1) UA74565C2 (uk)
WO (1) WO2002012570A2 (uk)
ZA (1) ZA200202624B (uk)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6736952B2 (en) * 2001-02-12 2004-05-18 Speedfam-Ipec Corporation Method and apparatus for electrochemical planarization of a workpiece
JP4691827B2 (ja) * 2001-05-15 2011-06-01 株式会社神戸製鋼所 粒状金属鉄
JP4669189B2 (ja) * 2001-06-18 2011-04-13 株式会社神戸製鋼所 粒状金属鉄の製法
JP4256645B2 (ja) * 2001-11-12 2009-04-22 株式会社神戸製鋼所 金属鉄の製法
MY133537A (en) * 2002-01-24 2007-11-30 Kobe Steel Ltd Method for making molten iron
JP3679084B2 (ja) 2002-10-09 2005-08-03 株式会社神戸製鋼所 溶融金属製造用原料の製造方法および溶融金属の製造方法
RU2313595C2 (ru) * 2002-10-18 2007-12-27 Кабусики Кайся Кобе Сейко Се Способ получения ферроникеля и способ получения исходного материала для получения ферроникеля
TWI282818B (en) * 2003-01-16 2007-06-21 Kobe Steel Ltd A rotary hearth furnace and iron production method thereby
JP4490640B2 (ja) * 2003-02-26 2010-06-30 株式会社神戸製鋼所 還元金属の製造方法
CN104099439A (zh) * 2004-12-07 2014-10-15 纽-铁科技有限责任公司 用于生产金属铁矿块的系统
JP5047468B2 (ja) * 2005-03-31 2012-10-10 新日本製鐵株式会社 還元鉄の製造方法
JP4981320B2 (ja) * 2006-01-17 2012-07-18 株式会社神戸製鋼所 金属鉄の製法
US7632330B2 (en) * 2006-03-13 2009-12-15 Michigan Technological University Production of iron using environmentally-benign renewable or recycled reducing agents
ES2365266T3 (es) * 2006-08-01 2011-09-27 Iron Mineral Beneficiation Services (Proprietary) Limited Procedimiento para la producción comercial de hierro.
JP5119815B2 (ja) * 2007-09-04 2013-01-16 Jfeスチール株式会社 移動型炉床炉の操業方法
JP2010261101A (ja) 2009-04-07 2010-11-18 Mitsutaka Hino 金属鉄の製法
US8202345B2 (en) * 2009-05-28 2012-06-19 Premier Enviro Services, Inc. Method of producing non-pyrophoric metallic iron
CA2792955A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Carbon-material-containing iron oxide briquette composition, method for producing the same, and method for producing direct reduced iron using the same
KR101293625B1 (ko) 2011-08-26 2013-08-13 우진 일렉트로나이트(주) 용융 슬래그 중 산화철 측정방법
UA109508C2 (uk) * 2011-11-18 2015-08-25 Спосіб виготовлення суміші відновленого заліза і шлаку
JP2013227605A (ja) * 2012-04-24 2013-11-07 Kobe Steel Ltd 金属鉄含有焼結体
JP2013249496A (ja) * 2012-05-30 2013-12-12 Kobe Steel Ltd 還元鉄とスラグの混合物の製造方法
JP6043271B2 (ja) * 2013-12-02 2016-12-14 株式会社神戸製鋼所 還元鉄の製造方法
JP6314781B2 (ja) * 2014-10-06 2018-04-25 住友金属鉱山株式会社 ニッケル酸化鉱の製錬方法
CN104651564B (zh) * 2015-02-13 2017-01-04 唐竹胜 一种低温快速还原分离粒铁的方法
CN113151671A (zh) * 2021-02-01 2021-07-23 上海大学 半熔态还原冷轧污泥回收得铁的方法
CN114137017B (zh) * 2021-11-25 2024-01-23 西安建筑科技大学 一种含易挥发组元炉渣挥发对熔点影响的评价方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3002832A (en) 1959-01-15 1961-10-03 Lucas S Moussoulos Method for reduction treatment of molten iron bearing slag to obtain the contained iron and to draw advantage of heat energy content
FR1307112A (fr) 1961-11-29 1962-10-19 Yawata Iron & Steel Co Procédé pour séparer un laitier non fondu de minerais de fer nickélifères contenant du chrome
US3452972A (en) 1966-06-23 1969-07-01 Donald Beggs Furnace hearth
CN86101529A (zh) * 1983-09-14 1988-02-17 新西兰钢铁公司 铁水的生产
US4701214A (en) * 1986-04-30 1987-10-20 Midrex International B.V. Rotterdam Method of producing iron using rotary hearth and apparatus
JP2803558B2 (ja) 1994-02-28 1998-09-24 日本鋼管株式会社 金属酸化物の溶融還元方法
US5601631A (en) * 1995-08-25 1997-02-11 Maumee Research & Engineering Inc. Process for treating metal oxide fines
EA001158B1 (ru) 1996-03-15 2000-10-30 Кабусики Кайся Кобе Сейко Сё Способ и устройство для получения металлического железа
US6149709A (en) 1997-09-01 2000-11-21 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method of making iron and steel
US6270552B1 (en) 1997-09-30 2001-08-07 Kawasaki Steel Corporation Rotary hearth furnace for reducing oxides, and method of operating the furnace
JP4159634B2 (ja) 1997-10-23 2008-10-01 株式会社神戸製鋼所 金属鉄の製法および装置
TW495552B (en) 1997-12-18 2002-07-21 Kobe Steel Ltd Method of producing reduced iron pellets
JP3081581B2 (ja) 1998-03-23 2000-08-28 株式会社神戸製鋼所 高金属化率還元鉄塊成物の製造方法
EP0952230A1 (en) 1998-03-24 1999-10-27 KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO also known as Kobe Steel Ltd. Method of producing reduced iron agglomerates
JP2997459B1 (ja) 1998-11-04 2000-01-11 株式会社神戸製鋼所 還元鉄塊成物の製造方法
TW502066B (en) 1998-08-27 2002-09-11 Kobe Steel Ltd Method for operating moving hearth reducing furnace
JP3004265B1 (ja) 1998-11-24 2000-01-31 株式会社神戸製鋼所 炭材内装ペレット及び還元鉄製造方法
US6214087B1 (en) * 1999-03-19 2001-04-10 Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch Treatment of iron oxide agglomerates before introduction into furnace
CN1219891C (zh) 1999-05-06 2005-09-21 株式会社神户制钢所 直接还原法及回转炉床炉
CN1258605C (zh) 1999-10-15 2006-06-07 株式会社神户制钢所 还原金属制造设备以及还原金属的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
PL196624B1 (pl) 2008-01-31
ATE317917T1 (de) 2006-03-15
KR100470089B1 (ko) 2005-02-05
CA2387343C (en) 2008-03-11
TW565618B (en) 2003-12-11
CN100390303C (zh) 2008-05-28
RU2244015C2 (ru) 2005-01-10
ZA200202624B (en) 2002-10-25
PL359526A1 (en) 2004-08-23
CA2387343A1 (en) 2002-02-14
DE60117269T2 (de) 2006-11-02
ES2258095T3 (es) 2006-08-16
BR0107120A (pt) 2005-12-06
KR20020037773A (ko) 2002-05-22
US6592647B2 (en) 2003-07-15
AU784378B2 (en) 2006-03-23
EP1307596A2 (en) 2003-05-07
DE60117269D1 (de) 2006-04-20
JP4330257B2 (ja) 2009-09-16
WO2002012570A3 (en) 2002-04-18
EP1307596B1 (en) 2006-02-15
US20020050187A1 (en) 2002-05-02
BR0107120B1 (pt) 2009-08-11
WO2002012570A2 (en) 2002-02-14
JP2005048197A (ja) 2005-02-24
AU7774001A (en) 2002-02-18
CN1623003A (zh) 2005-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA74565C2 (en) A method for producing metallized iron
KR100457898B1 (ko) 입상 금속 철, 용융 강철 및 금속 철의 제조 방법, 노상 위로의 분위기 조절제, 융점 조절 첨가제 및 초기 보호층 형성 물질의 장입 방법, 및 원료 공급 장치
RU2254376C2 (ru) Способ производства гранул железа
CA2720896C (en) Titanium oxide-containing agglomerate for producing granular metallic iron
US20070266824A1 (en) Using a slag conditioner to beneficiate bag house dust from a steel making furnace
JP2010111941A (ja) フェロバナジウムの製造方法
JP2006283136A (ja) 還元鉄の製造方法
JP2008274362A (ja) フェロモリブデンの製造方法
AU2006335814B2 (en) Method for manufacturing metallic iron
RU2278167C2 (ru) Способ производства металлического железа
UA79712C2 (en) Method for metal iron obtaining, method for liquid steel obtaining and device for charging of the initial material
JP2007231418A (ja) 還元金属の製造方法
JP2011246760A (ja) フェロモリブデンの製造方法およびフェロモリブデン
JPH06330198A (ja) ダスト中の亜鉛の回収方法
JP5910542B2 (ja) 竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法
JP2004204295A (ja) 高炉操業方法
JP3006884B2 (ja) ピソライト鉄鉱石を原料とする製鉄用焼結鉱及びその製造方法
JP4227283B2 (ja) ピソライト鉄鉱石を原料とする製鉄用焼結鉱の製造方法
JP3206324B2 (ja) 焼結鉱の製造方法
JP3952871B2 (ja) 高強度焼結鉱の製造方法
JPH06116659A (ja) 高ゲーサイト鉱石を床敷とする焼結鉱の製造法
JPH08926B2 (ja) 炭化珪素とコ−クスとからなる混合焼結体