Исследование физико-химических процессов при жидкофазном восстановлении железа

• Автор: Криволапов, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил

1.1. Общая характеристика виедоменных технологий

1.1.1. Многостадийные комбинированные технологии

1.1.2. Одностадийные технологии

1.2. Экспериментальные исследования восстановления железа

из шлака

1.2.1. Восстановление твердым углеродом

1.2.2. Восстановление углеродом чугуна

1.3. Характеристики жидкофазного восстановления железа

в промышленных агрегатах

1.4. Задачи настоящего исследования ГЛАВА 2. ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИИ И СТРУКТУРНЫХ

СОСТАВЛЯЮЩИХ ШЛАКОВ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ

2.1. Отбор проб шлака и методы исследования
2.1.1. Методика отбора проб шлака
2.1.2. Методики изучения шлака и его составляющих
2.2. Общая характеристика шлака печи Ромелт
2.3. Морфология шлака Ромелт
2.4. Морфология капель первичного чугуна
2.5. Продукты начальных стадий восстановления
2.6. Морфология, структура и свойства вспененного шлака ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРИ
ЖИДКОФАЗНОМ ВОССТАНОВЛЕНИИ ЖЕЛЕЗА ИЗ ШЛАКА
3.1. Газовое восстановление железа из шлака
3.2. Взаимодействие шлака с металлом
3.3. Восстановление железа из шлака каменноугольными и углеграфитовыми материалами
3.3.1. Определение характеристик материалов
3.3.2. Изучение восстановления железа из шлака каменноугольными и углеграфитовыми материалами
3.4. Восстановление железа из шлака и формирование чугуна в процессе Ромелт
ГЛАВА 4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЖИДКОФАЗНОМ ВОССТАНОВЛЕНИИ
4.1. Равновесие в системе металл РеС шлак РеО газ СО
4.2. Поведение кремния и марганца
4.2.1. Термодинамическое моделирование восстановления и в условиях процесса Ромелт
4.2.2. Экспериментальное изучение восстановления и Мп из шлаков каплями чугуна
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Только в последних модификациях I для поддержания уровня металла и шлака в реакторе предусмотрен металлический отстойник. Помимо железорудной шихты и флюсов, в плавильный реактор подается твердое топливо и дутье. В качестве топлива используют недефицитные, дешевые марки некоксующихся энергетических углей. Уголь загружается через специальные загрузочные устройства в своде реактора от одного в процессе X рис. Попадая на поверхность шлака, уголь подвергается пиролизу и, благодаря активному перемешиванию, частицы коксового остатка угля замешиваются в шлаковую ванну. Рис. Рис. Рис. I опадая в металлическую ванну, угольные частицы подвергаются пиролизу и частично растворяются в жидком чугуне, науглероживая его. Кроме того, частицы коксового остатка замешиваются в шлак и обеспечивают дополнительное восстановление растворенного в нем оксида железа . Во всех процессах используется кислородосодержащее дутье, которое обеспечивает тепловой баланс процесса и барботаж ванны, необходимый для эффективного перемешивания и интенсификации протекающих процессов. В реакторах II, I и кислородное дутье подается сверху. Для его подачи применяют как вертикальную водоохлаждаемую фурму, расположенную в центре печи II, I и , так и боковые наклонные фурмы X и . Для дутья используют технический кислород II, I или воздушнокислородные смеси 8. В процессе эта смесь нагревается отходящими газами до С. В , дополнительно к нижним фурмам, работающим на горячем дутье, в верхней части свода, установлены горелки для частичного дожигания отходящего газа, работающие на холодном воздушнокислородном дутье. Отходящие из плавильного реактора газы имеют высокую температуру, состоят в основном из СО и Н2 и обладают высоким восстановительным потенциалом. Во всех процессах они используются для предварительного нагрева и мредвосс гановления железорудной шихты. В процессах X и это происходит в шахтных печах. Агрегат представляет собой плавильный реактор непосредственно совмещенный с низкой шахтой, в которой восстановительный газ поднимается вверх, противотоком загружаемому сверху сырью. Железорудная шихта под действием силы тяжести опускается вниз, претерпевая стадии нагрева, прсдвосстановления, плавления, окончательного восстановления и формирования чугуна. В X шахтная печь выделена в отдельный агрегат, соединенный с плавильным реактором с помощью шнекового питателя. С и после очистки в горячем циклоне от ныли подается в восстановительную шахтную печь при температуре СС. Степень ме таллизации шихты в шахте может достигать 9. Нагрев и пред восстановление шихты в процессах I, , I и IX происходит в выделенных агрегатах. В технологии I используются два последовательно соединенных агрегата. В первом шихта прогревается до 0 С, а степень восстановления не превышает 8,6 . Во втором агрегате температура шихты увеличивается до 0 С, а степень восстановления до . Такая шихта поступает в плавильный реактор, куда дополнительно вдувается улавливаемая циклонами пыль. В процессе I железорудная шихта вдувается в реактор в токе азота через водоохлаждаемые наклонные фурмы. В проекте IX предусмотрены три последовательных печи кипящего слоя . В процессе I1 совместная работа двух агрегатов печи кипящего слоя и плавильного реактора, не испытывалась. В дальнейшем планируется в качестве агрегата предварительного восстановления использовать плавильный циклон, хорошо зарекомендовавший себя в процессе . Использование для предварительного восстановления плавильного циклона, совмещенного с плавильным реактором, является особенностью процесса . Железорудные материалы вдуваются в токе кислорода в циклон так, что расплавленная и частично восстановленная до вюстита шихта стекает по водоохлаждаемым стенкам циклона в реактор . Таким образом, использование в плавильного циклона, позволяет подавать в плавильный реактор не только предвосстановленную, но и уже расплавленную шихту. Применение разных приемов и способов предвосстановления и ввода шихтовых материалов предъявляют различные требования к подготовке исходных материалов табл.