巩义市三谊重工机械制造厂http://www.hnsyzg.com直接还原作为代替常规的生产钢铁的方镗五艇在发展中国家也不是新的设想。
坷威廉·西门斯(Wllllam Sicmens)珏奠黜直接从铁矿石炼钢。(在此12年前西门断设计丁****个平炉,10年以后他叉介绍丁电弧熔炼)。他在回转窑中对粉矿和燃料的凝舍科进行了还原。由回转窑生产的海绵铣通过下面的耐火材料导管投入炼钢炉膛上的铁水熔池。1873年在美国钢铁学会报告了实验结果。西门斯希望,由于有关燃科经济性,节约劳动力和生产材料的质量方面有巨大的实际利益,直接炼钢方法是可以实现的·
在发表达一结果后的四年间,西门斯建设和操作丁兰个水平式直接还原回转窑。然而,在1877年他放弃了这一工程,因为生产出的庠铣的成本太高,并且成分的变化很大。西门斯使用的原料是从北安普敦州(英国)*来前,来自碾料中的硫和磷,带来了严重的质量问题(西门斯的炉子就建在这儿)。西门斯认为,在装置中只使用富矿和纯净的燃料就可以避免质量问题.
西门斯试图借助炉子中铁矿石的氧和碳含量随着温度增高的变化霄,对直接还原的物理特征作了解释。在常规的钢铁冶炼方法中,矿石是进到高炉护身中被加热和熔化。在约ios0℃,氧化物约被解吸出碾始氧含量30%W#t。温度达到I550-C时,原来加^高炉中的原料完全在炉膪中熔化。熔体分为髓层,在铁水的上面是液体渣,而在铁水中被还原的元素有碳,锰、硅,硫和礴,氧化物(知氧化钙,二氧化硅、三氧化二铝,硫、锰及某些铁的氧化物)被熔解在渣中。从炉子中放出的铁水含铁90-95%,含碳3·5-4.3%。铁水准备在炼锕护中进行精炼,在熔炼中除了除去十分之几吸收碳外,井把从矿石和燃料中转移来的杂质降低到容许的含量。
西门新希望,使铁矿石一直处在固体状态,而能完垒除去氧。认识到生成的海绵铁将含有原有物料中的所有脉石(矿石中的岩石成分)和杂质,他计划使用极高品位的铁矿石。在把得到的直接还原产物进行加工处理成棒铁时,西门斯大概有意在直接还原后的物料中加入少量的碳和其他物质,然后以简单的方法炼成钢。
可惜,世界上质量完全台乎l91世纪70年代西门斯提出的目标的矿石资源不多。大约50年后在瑞典才知道有较富的矿石存在,加上与廉价的电力相结台,对于直接还原重新出现的兴趣,提供r有利的条件。在20世纪20年代发明了威伯格法(Wib。珥)和赫加内斯(HoSanas)珐两种方法,现在仍然适合于生产少量的铁粉,_趺粉在高压下可以成形为复杂形状的小零件。然而,瑞典的经验表明,要宴现工业规模的炼钢,必须熔炼直接还原得到的海绵铁,以便在精炼中除去脉石。由于这一熔炼阶段所带来的附加成本,一直影响丁对直接还原的更广泛的若趣,从那时起大约有25年之久.
在i9so生左右,由于确立了电炉作为一种主要的炼钢方法,使直接还原的地位有了突破。电炉法不同于酸性转炉法、平炉法和顶吹氧气转炉法。酸性转炉法是l870-191Q年期间的主要炼钢法I在1910年后,平妒炼锕法一直保持了50年的****地位,而现在,在工业中主要的炼钢方法是顶吹氧气转炉法。过后两种方法的作业较好,可咀用大容量炉子的铁水,分两步把铁矿石炼成钢,但是,电炉在应用少量固体废钢加料方面,是理想的。
在1950年,世界范围内锕的需要量比强舶的有显著增加,钢铁工业正在寻找新的更好的原料来源,并探索改善技术方法。钢产量确实在增加11950年世界的钢产量是19000万吨,较近几年达到65000万吨。直接还原和电炉熔炼相结台显示出了选到上述两个目标的可能性。从195Q年至1975年闻,钢铁工业研究了大约iOO种直接还原方案。其中大鲰有l2种方法经过大力研究,并且在半工业试验阶段进行了试运转。现在有些方法也得到工业应用,而有几个工厂按照另外的设计,正在建设中。
在任何一个直接还原方法中,铁矿石转变为海绵铁,都是由下述除去矿石中氧化铁的氧的反应来实现的,在这一反应中是使氧与气体(氢或一氧化碳)或与固态碳化台。按照使用的还原剂的不同,可以叫做气体直接还原法或者固体直接还原法。
一般,直接还原铁不是较后的产品。它足一种****的铁矿石,可以把它看做预还原产品,可以进一步冶炼成铁或钢。其预还原度可用金属铁产品的含量与产品的总铁量之比来度量,这一比值用百分数表示,称之为金艟化率。
气体还原的机理可以用小球团加咀说明,球团的核心是赤铁矿,周围是磁铁矿,更外一层是维氏体壳(FeO),较后的多孔外表面是铁。很容易使还原气穿过外层达到粒子的赤铁矿核心,然后又从核心向外扩敬。在这三个界面间产生反应的较终结果是,直接向外连锁排出氧,除去水蒸气或=氧化碳,而较后的产品是还原铁。每一十界面的化学交换过程都相似,就维氏体与一氧化碳的反应而言,其反应是Fe0十CO_Fe+CO.氧化轶用固体碳还原好过程包括两个反应: Fe.0.十3C-_2Fe十3CO
Fez0.+ 1.5C+2Fe+1·sCO,
一般两个反应同时进行。两个反应都是吸热反应,即反应时都要吸收热量。与生成二氧化碳的反应相比,生成一氧化碳的那个反应需要二信的煤(3C与i.sC相比较)。因而,这后一反应对甩犀体还原剂的直接还原是有利的。因为,平衡状态限制丁二氧化碳和一氧化碳混合气中的一氧化碳的量,所以,从以二氧化碳和一氧化碳含量不同的煤为基础的直接还原过程中得到的气体产物以及相应的能量消耗量是不相同的。
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