ברזל ספוג: רכוש, שיטות השגה, יישום

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

ברזל ספוג מתקבל על ידי הפחתת תרכיזים או עפרות ברזל איכותיות בתנאי חשיפה לטמפרטורות נמוכות יחסית - פחות מ-1100 מעלות צלזיוס. תהליכים כאלה אינם כוללים את ההתכה של העפרה ואת הסינטר שלה.

היסטוריה

הוכח כבר מזמן שאפשר לקבל ברזל מעפרות מיד. בתנאי מעבדה, תהליך זה קל ליישום. כתוצאה מכך, עמדו בפני המטלורגים המשימה ליצור שיטות טכנולוגיות להפקת ברזל בנפחים תעשייתיים ישירות מעפרות. כעת נמצאו שיטות כאלה והוכנסו לייצור.

ברזל המתקבל ישירות מעפרות נקרא ספוגי. ושיטות האחזור הן שיטות שחזור נטולות דומיין או שחזור ישיר.

הניסויים הראשונים בהשגת ברזל ספוג ללא שימוש בהמסה בכבשן פיצוץ בברית המועצות נערכו בשנות ה-50 של המאה הקודמת.

הייצור הראשון של מתכת זו הוכנס לתעשייה בשנות ה-70. השיטות הטכנולוגיות הראשונות לייצור ברזל ספוג ללא שימוש בכבשן פיצוץ היו שונות באופן לא משמעותי.ביצועים. המוצר שהתקבל הכיל מגוון רחב של זיהומים.

גז טבעי נתן תנופה חדשה לייצור זה. בשנות ה-80 של המאה העשרים, זה החל להיות בשימוש נרחב בכרייה וייצור מתכות. אז נמצא שהוא אידיאלי ליישום הפחתת ברזל ישירה מעפרות. יתרה מכך, גם גזים אחרים שאינם טבעיים החלו להיות בשימוש נרחב (גז משולב מהפקת נפט, שברי גז במהלך הגיזוז של פחמים שונים וכו').

שיפור התהליכים הטכנולוגיים והכנסתם בשנות ה-90 הובילו לכך שעוצמת האנרגיה ועלויות ההון של הפחתת הברזל הישירה ירדו באופן משמעותי. החלה עלייה משמעותית בייצור ברזל שאינו פיצוץ.

ייצור ישיר ללא תחום של ברזל ספוג - תהליכים כאשר מתכת מוחזרת מעפרה בעזרת גזים, פחמן מוצק. וגם ביחד - פחמן מוצק וגז. זה מתבצע בטמפרטורה של כ 1000 מעלות צלזיוס. יחד עם זאת, הסלע הטבעי אינו מובא לסיגוג, זיהומים בו אינם משוחזרים, וכתוצאה מכך המתכת טהורה מספיק. מומחים קוראים לתהליך הזה ולמונחים אחרים:

• ייצור ישיר של ברזל ספוג;
• מתכות ללא קוקה;
• מטאלורגיה ללא דומיין;
• מתכת חלקית של עפרות.

כיום, שיטות לכריית מתכות בשיטות כאלה בקנה מידה תעשייתי נהוגות ברוסיה, סין, שוודיה, גרמניה, בריטניה, נורבגיה ומדינות אחרות.

כל השיטות הידועות מחולקות לשתי קבוצות:

• ברזל נוצר כאשר העפרה נחשפת לחומר מפחית גז;
• בהשפעת חומר מצמצם מוצק על עפרות ברזל.

לשיטות לייצור ברזל ספוג בשיטה ללא דומיין נרשמו פטנט כבר כמעט חמש מאות.

החלמה של ברזל עם חומר גזי

מימן ופחמן חד חמצני משמשים להפחתת גזים. בדרך כלל משתמשים בשיטה כאשר עפרות ברזל נכתשות ומחממות ל-850 מעלות ולאחר מכן צלייה. ואז הוא נשלח לתנור צינור סיבובי. שם, מתכת מופחתת בהשפעת הפחתת גזים הנעים לעבר מסת העפר. לפני היציאה מהכבשן, הוא נכנס למיכל הקירור. לאחר מכן, המוצר הסופי נטחן באמצעות טחנת כדורים.

לאחר מכן, המסה עוברת דרך מפריד מגנטי מיוחד. הברזל הממוין על ידי המפריד עובר מתחת למכבש, שיוצר ברזל ספוג לבריקטים.

השגת ברזל באמצעות חומר מצמצם מוצק

אם הייצור משתמש בטכנולוגיה של ייצור ברזל ספוג על ידי צמצום מוצק, שיטה זו כוללת את הפעולות הבאות:

• ריסוק וטחינת עפרות;
• כדי להשיג ריכוז גבוה של ברזל, לא יותר מ-3% גנגה, מתבצעת העשרה מגנטית;
• עפרה מועשרת מעורבת עם דלק אורגני, הכולל נסורת ושאר אורגני דומיםמבנים;
• יצירת מסת הלבנים שנוצרה, ולאחר מכן העברתם לכבשן לשריפה.

החלמה של ברזל מתרחשת עקב שריפה של פחמן הכלול בבריקטים.

ברזל הספוג המתקבל, הן בהפחתת מוצק והן בגז, נשלח לאחר מכן לעיבוד סטנדרטי להשגת פלדה.

התכה מחדש מבוצעת בדרך כלל בתנורים חשמליים, בעוד הכמות הנדרשת של פחמן וזיהומים אחרים מוכנסת למתכת.

סיווג תהליכים

מתכות מסווגים את התהליכים של ייצור ברזל מכבשנים לפי סוג המוצר הסופי, כלומר:

• ייצור חומרים לכבשן פיצוץ עם מתכת חלקית (מ-30 עד 50 אחוז);
• ייצור של ברזל ספוגי, מוצר מוצק, בעל מתכת גבוהה (מ-85 עד 95 אחוז), לעיבוד שלאחר מכן לפלדה;
• ייצור של ברזל פורח, מוצר מתכתי פלסטיק;
• ייצור של ברזל מוגמר למחצה או נוזלי להמשך תהליך ההתכה.

מוצרי שחזור ישיר

ארבעה סוגים בדרך כלל מסווגים כמוצרים ישירים להפחתת ברזל:

• ספוג;
• טעינה מתכתית;
• flashy;
• ברזל יצוק או פחמן ביניים.

ברזל ספוגי

מתקבל כתוצאה מתהליכים שבהם הפחתת המתכות מתרחשת ללא התכה, בטמפרטורה של פחות מ-1000-1200 מעלות צלזיוס. ממשיךממה שהיה חומר הגלם הראשוני, ברזל ספוג מוצק - מבנים נקבוביים, או כדורים. במקרים מסוימים, מדובר באבקת מתכת. כאשר מתכת זו מאופיינת גם בכך שהיא בעלת נקבוביות די גבוהה (בצורת ספוג) בשל העובדה שבמהלך השחזור עברו שינויים קלים במאפייני הנפח של חומר הגלם.

המשטח הנקבובי של ברזל כזה מוביל לדרגה גבוהה של חמצון במהלך אחסון ושינוע, כאשר הוא נחשף לסביבה לא נוחה (לחות גבוהה).

ההרכב הכימי של מתכת זו חייב את הרכבה לחומר הגלם המקורי (עפרה). בהשוואה לגרוטאות, ברזל ספוג נקי יותר. יש לו נוכחות מינימלית של זיהומים של מתכות אחרות.

כמו כן, ברזל ספוג המתקבל בהפחתה ישירה נבדל גם בנוכחות של סלעים עקרים בו. בשל העובדה שחומר המקור הוא עשיר בתרכיזים ובעפרות, הוא אינו נתון לטיהור נוסף. כתוצאה מכך, הברזל מכיל את כל התכלילים של פסולת הסלע של העפרה המקורית.

ברזל ספוג מצא את דרכו לייצור פלדה, לייצור אבקת ברזל ולקרבור נחושת.

חיוב מתכת

ברזל מופחת חלקית נקרא מטען מתכתי. הוא משמש לקירור תהליך ההיתוך, כמו גם להתכה שלאחר מכן בתנורי פיצוץ. רמת ההתאוששות של המטען המתכתי היא מתחת ל-80%. ברזל ספוג הוא הרבה יותר נקי, תוארההתאוששות שלו היא מעל 90%.

ברזל לצרוח

ברזל חם נטול לעזאזל מיוצר בכבשנים סיבוביים צינוריים. טמפרטורת ההתאוששות שלו נעה בין 1100 ל-1200 מעלות צלזיוס. מוצר זה הוא חלקיקי מתכת קטנים שבהם זיהומי סיגים. נפח הסיגים בברזל הפורח גבוה, כ-10-20 אחוז. ברזל זה מובחן על ידי זיהומים משמעותיים של גופרית וזרחן.

החל קריטסו להמסה חוזרת בתנורי פיצוץ. טכנולוגיות נפרדות משתמשות במוצר זה בייצור פלדה בתנורים חשמליים.

פחמן ביניים או ברזל יצוק

מוצרים אלה מיוצרים בטכנולוגיית שחזור דלק מוצק. לפי המאפיינים שלהם, הם דומים לאלה המותכים בתנורי פיצוץ. מה גם שלפעמים מתקבלים חצי פחמן או ברזל יצוק עם הרבה פחות חומרים זרים.

עבודה נוספת עם חומרים אלה להשגת פלדה מתבצעת בדרכים מסורתיות.