Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Готовые изделия (DRI и HBI) после обработки Midrex HYL Charbon.svg

Железо прямого восстановления ( DRI ), называемый также губчатое железо , [1] получают из прямого сокращения из железной руды (в виде комков, гранул или мелких частиц) до железа с помощью восстановительного газа или элементарного углерода , полученного из природного газа или уголь . Многие руды подходят для прямого восстановления.

Прямое восстановление относится к твердотельным процессам, которые восстанавливают оксиды железа до металлического железа при температурах ниже точки плавления железа. Восстановленное железо получило свое название от этих процессов, одним из примеров является нагрев железной руды в печи при высокой температуре от 800 до 1200 ° C (от 1470 до 2190 ° F) в присутствии синтез- газа восстановительного газа , смеси водорода и углерода. монооксид . [2]

Процесс [ править ]

Процессы прямого восстановления можно условно разделить на две категории: газовые и угольные. В обоих случаях цель процесса - удалить кислород, содержащийся в различных формах железной руды (крупная руда, концентраты, окатыши, прокатная окалина, печная пыль и т. Д.), Чтобы преобразовать руду в металлическое железо, без плавления (ниже 1200 ° C (2190 ° F)).

Процесс прямого восстановления сравнительно энергоэффективен. Сталь, полученная с использованием DRI, требует значительно меньше топлива, поскольку не требуется традиционная доменная печь. DRI чаще всего превращается в сталь в электродуговых печах, чтобы использовать тепло, выделяемое продуктом DRI. [3]

Преимущества [ править ]

Процессы прямого восстановления были разработаны для преодоления трудностей обычных доменных печей . Установки DRI не обязательно должны быть частью интегрированного сталелитейного завода, как это характерно для доменных печей. Первоначальные капитальные вложения и эксплуатационные расходы на предприятиях прямого восстановления ниже, чем на металлургических заводах со встроенным металлургическим заводом, и больше подходят для развивающихся стран, где поставки высококачественного коксующегося угля ограничены, но где стальной лом обычно доступен для вторичной переработки. Индия - крупнейший в мире производитель железа прямого восстановления. [4] Многие другие страны используют варианты этого процесса.

Факторы, которые помогают сделать DRI экономичным:

  • Железо прямого восстановления имеет примерно такое же содержание железа , что и чугун , обычно 90-94% общего железа (в зависимости от качества сырой руды), поэтому оно является отличным сырьем для электрических печей, используемых на мини-заводах , что позволяет им использовать более низкие сорта лома для остальной части шихты или для производства стали более высоких марок.
  • Горячий брикетированный чугун (ГБЖ) - это прессованная форма прямого восстановления железа, предназначенная для упрощения транспортировки, обращения и хранения.
  • Горячее железо прямого восстановления (HDRI) - это железо прямого восстановления, которое в горячем виде транспортируется непосредственно из восстановительной печи в электродуговую печь, тем самым экономя энергию.
  • В процессе прямого восстановления используется окомкованная железная руда или природная кусковая руда. Единственным исключением является процесс с псевдоожиженным слоем, который требует крупности частиц железной руды.
  • В процессе прямого восстановления можно использовать природный газ, загрязненный инертными газами, что исключает необходимость удаления этих газов для других целей. Однако любое загрязнение восстановительного газа инертным газом снижает эффект (качество) этого газового потока и термическую эффективность процесса.
  • Поставки порошкообразной руды и сырого природного газа доступны в таких регионах, как Северная Австралия , что позволяет избежать транспортных расходов на газ. В большинстве случаев завод DRI расположен рядом с источником природного газа, так как транспортировка руды более рентабельна, чем транспортировка газа.
  • Метод DRI дает 97% чистого железа.
  • Чтобы исключить использование ископаемого топлива в производстве чугуна и стали, можно использовать возобновляемый водородный газ вместо синтез-газа для производства ПВЖ. [5]

Проблемы [ править ]

Железо прямого восстановления очень подвержено окислению и ржавчине, если его оставить без защиты, и обычно быстро перерабатывается в сталь. [ необходима цитата ] Железо в массе также может загореться, так как оно пирофорное . [6] В отличие от доменного чугуна , который является почти чистым металлом, DRI содержит некоторое количество кремнеземистой пустой породы (если она сделана из лома, а не из нового железа из железа прямого восстановления с использованием природного газа), которую необходимо удалять в процессе производства стали. .

История [ править ]

Основная статья: Bloomery

Производство губчатого железа с последующей его обработкой было самым ранним методом получения железа на Ближнем Востоке , в Египте и Европе , где оно использовалось, по крайней мере, до 16 века. Есть некоторые свидетельства того, что метод блюмера также использовался в Китае , но в Китае были разработаны доменные печи для получения чугуна к 500 г. до н . Э.

Преимущество блюмерного метода заключается в том, что железо можно получить при более низкой температуре печи, всего около 1100 ° C или около того. Недостаток по сравнению с доменной печью состоит в том, что за один раз можно производить только небольшие количества.

Химия [ править ]

Следующие ниже реакции последовательно превращают гематит (из железной руды ) в магнетит , магнетит в оксид железа и оксид железа в железо путем восстановления монооксидом углерода или водородом . [7]

Науглероживание дает цементит .

Использует [ редактировать ]

Губчатое железо само по себе бесполезно, но его можно обработать для создания кованого железа или стали. Губку вынимают из печи, называемую блюмэри, многократно отбивают тяжелыми молотками и складывают, чтобы удалить шлак, окислить углерод или карбид и сварить железо. Эта обработка обычно создает кованое железо с примерно тремя процентами шлака и долей процента других примесей. При дальнейшей обработке можно добавлять контролируемые количества углерода, что позволяет проводить различные виды термической обработки (например, «закаливание»).

Сегодня губчатое железо получают путем восстановления железной руды без ее плавления. Это делает его энергоэффективным сырьем для производителей специальной стали, которые раньше полагались на металлолом .

См. Также [ править ]

  • Чугун
  • Доменная печь
  • Металлургический комбинат

Ссылки [ править ]

Примечания
  1. ^ «Что такое железо прямого восстановления (DRI)? Определение и значение» . Businessdictionary.com . Проверено 11 июля 2011 .
  2. ^ "Железо прямого восстановления (DRI)" . Международная ассоциация производителей железа и металлов.
  3. ^ RJ Fruehan, et al. (2000). Теоретический минимум энергии для производства стали (для выбранных условий)
  4. ^ «Статистика прямого сокращения в мире за 2019 год» (PDF) . Midrex Technologies. 2019 . Проверено 25 января 2020 года .
  5. ^ «Производство стали сегодня и завтра» . Проверено 31 мая 2019 .
  6. ^ Хаттвиг, Мартин; Стин, Хенрикус (2004), Справочник по предотвращению взрыва и защите , Wiley-VCH, стр. 269–270, ISBN 978-3-527-30718-0. (мертвая ссылка 24 октября 2019 г.)
  7. ^ «МИДРЕКС» (PDF) .
Библиография
  • Валипур М.С. и Сабухи Ю., «Численное исследование неизотермического восстановления гематита с использованием синтез-газа: исследование масштаба вала», Modeling Simul. Матер. Sci. Англ. 15 (5), с. 487, 2007: http://iopscience.iop.org/0965-0393/15/5/008 .
  • Валипур, М.С., «Математическое моделирование некаталитической реакции газ-твердое тело: восстановление гематитовых гранул с помощью синтез-газа», Scientia Iranica, 16 (2c), 108-124, 2009: http://sid.ir/en/VEWSSID/ J_pdf / 955200902C10.pdf .
  • Grobler, F. и Minnitt, RCA «Возрастающая роль железа прямого восстановления в мировом производстве стали», Австралазийский институт горного дела и металлургии: http://www.hannansreward.com/reports/120964-990304-Increasing-iron-role .pdf

Внешние ссылки [ править ]