آهن اسفنجی: خاصیت، روشهای به دست آوردن، کاربرد

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

آهن اسفنجی با کاهش کنسانتره یا سنگ معدن آهن با کیفیت بالا در شرایط قرار گرفتن در معرض دمای نسبتاً پایین - کمتر از 1100 درجه سانتیگراد به دست می آید. چنین فرآیندهایی از ذوب سنگ معدن و تف جوشی آن جلوگیری می کنند.

تاریخ

مدتها پیش ثابت شد که می توان فوراً آهن را از سنگ معدن بدست آورد. در شرایط آزمایشگاهی، اجرای این فرآیند آسان است. در نتیجه، متالوژیست ها با وظیفه ایجاد روش های فن آوری برای استخراج آهن در حجم های صنعتی به طور مستقیم از سنگ معدن مواجه شدند. اکنون چنین روش هایی پیدا شده و وارد تولید شده است.

آهنی که مستقیماً از سنگ معدن به دست می آید، اسفنجی نامیده می شود. و روش های بازیابی روش های بدون دامنه یا بازیابی مستقیم هستند.

اولین آزمایش‌ها برای به دست آوردن آهن اسفنجی بدون استفاده از ذوب کوره بلند در اتحاد جماهیر شوروی در دهه 50 قرن گذشته انجام شد.

اولین تولید این فلز در دهه ۷۰ وارد صنعت شد. اولین روش های تکنولوژیکی برای تولید آهن اسفنجی بدون استفاده از کوره بلند تفاوت های ناچیزی داشتند.کارایی. محصول به دست آمده حاوی طیف گسترده ای از ناخالصی ها بود.

گاز طبیعی انگیزه جدیدی به این تولید داد. در دهه 80 قرن بیستم، استفاده گسترده از آن در معدن و تولید متالورژی آغاز شد. سپس مشخص شد که برای اجرای احیای مستقیم آهن از سنگ معدن ایده آل است. علاوه بر این، گازهای غیرطبیعی دیگر نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند (گاز مرتبط با تولید نفت، بخش های گاز در حین تبدیل به گاز زغال سنگ های مختلف و غیره).

بهبود فرآیندهای تکنولوژیکی و معرفی آنها در دهه ۹۰ منجر به این شد که شدت انرژی و هزینه های سرمایه ای کاهش مستقیم آهن به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. افزایش قابل توجهی در تولید آهن غیر بلاست آغاز شد.

تولید مستقیم بدون دامنه آهن اسفنجی - زمانی که فلز از سنگ معدن با کمک گازها، کربن جامد بازیابی می شود، انجام می شود. و همچنین با هم - کربن جامد و گاز. در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد انجام می شود. در عین حال، سنگ طبیعی به سرباره نمی رسد، ناخالصی های موجود در آن بازسازی نمی شود، در نتیجه فلز به اندازه کافی خالص است. کارشناسان این فرآیند و اصطلاحات دیگر را می نامند:

• تولید مستقیم آهن اسفنجی؛
• متالورژی بدون کک؛
• متالورژی بدون دامنه;
• متالیزاسیون جزئی سنگ معدن.

در حال حاضر، روش‌های استخراج فلز با چنین روش‌هایی در مقیاس صنعتی در روسیه، چین، سوئد، آلمان، بریتانیا، نروژ وکشورهای دیگر.

همه روش های شناخته شده به دو گروه تقسیم می شوند:

• آهن زمانی تشکیل می شود که سنگ معدن در معرض یک عامل احیا کننده گازی قرار گیرد؛
• تحت تأثیر یک عامل احیای جامد روی سنگ آهن.

روش های تولید آهن اسفنجی با استفاده از روش بدون دامنه تقریباً پانصد مورد ثبت اختراع شده است.

بازیابی آهن با یک ماده گازی

هیدروژن و مونوکسید کربن برای احیای گاز استفاده می شود. معمولاً از روشی استفاده می شود که سنگ آهن را خرد کرده و تا دمای 850 درجه حرارت می دهند و به دنبال آن برشته می شود. سپس به یک کوره لوله دوار فرستاده می شود. در آنجا، فلز تحت تأثیر گازهای کاهنده در حال حرکت به سمت توده سنگ کاهش می یابد. قبل از خروج از کوره، وارد ظرف خنک کننده می شود. سپس محصول نهایی با استفاده از آسیاب گلوله ای آسیاب می شود.

پس از آن، جرم از یک جداکننده مغناطیسی ویژه عبور می کند. سپس آهنی که توسط جداکننده مرتب می شود، زیر پرس می رود، که آهن اسفنجی را به شکل بریکت در می آورد.

دستیابی به آهن توسط یک عامل احیا کننده جامد

اگر تولید از فناوری تولید آهن اسفنجی با احیای جامد استفاده می کند، این روش شامل عملیات زیر است:

• خرد و آسیاب سنگ معدن؛
• برای دستیابی به غلظت بالای آهن، بیش از 3٪ گنگ، غنی سازی مغناطیسی انجام می شود؛
• سنگ معدن غنی شده با سوخت آلی مخلوط می شود که شامل خاک اره و سایر مواد آلی مشابه است.ساختارها;
• ایجاد توده بریکت های به دست آمده و سپس انتقال آنها به کوره برای پخت.

بازیابی آهن به دلیل احتراق کربن موجود در بریکت ها اتفاق می افتد.

آهن اسفنجی به‌دست‌آمده، هم در احیای جامد و هم به صورت گاز، متعاقباً برای به دست آوردن فولاد به پردازش استاندارد فرستاده می‌شود.

ذوب مجدد معمولاً در کوره های الکتریکی انجام می شود، در حالی که مقدار لازم کربن و سایر ناخالصی ها به فلز وارد می شود.

طبقه بندی فرآیندها

متالورژی ها فرآیندهای تولید آهن در کوره بلند را بر اساس نوع محصول نهایی طبقه بندی می کنند، یعنی:

• تولید مواد برای کوره بلند با متالیزاسیون جزئی (از 30 تا 50 درصد)؛
• تولید آهن اسفنجی، محصول جامد، بسیار متالیز شده (از 85 تا 95 درصد)، برای فرآوری بعدی به فولاد؛
• تولید آهن شکوفه، محصول متالایزه پلاستیک؛
• تولید آهن نیمه تمام یا مایع برای فرآیند ذوب بیشتر.

محصولات بازیابی مستقیم

چهار نوع معمولاً به عنوان محصولات کاهش دهنده مستقیم آهن طبقه بندی می شوند:

• اسفنجی;
• شارژ فلزی؛
• درخشنده؛
• چدن یا کربن واسطه.

آهن اسفنجی

در نتیجه فرآیندهایی به دست می آید که کاهش فلزات بدون ذوب در دمای کمتر از 1000-1200 درجه سانتیگراد اتفاق می افتد. اقداماز آنچه ماده اولیه اولیه بود، آهن اسفنجی جامد - ساختارهای متخلخل یا گلوله ها. در موارد خاص پودر فلز است. هنگامی که این فلز همچنین با این واقعیت مشخص می شود که دارای تخلخل نسبتاً بالایی است (شکل اسفنجی) به دلیل این واقعیت که در طول بازسازی، ویژگی های حجمی ماده خام دستخوش تغییرات جزئی شده است.

سطح متخلخل چنین آهنی منجر به درجه بالایی از اکسیداسیون در طول ذخیره سازی و حمل و نقل، زمانی که در معرض یک محیط نامساعد (رطوبت بالا) قرار می گیرد.

ترکیب شیمیایی این فلز ترکیب آن را مدیون ماده اولیه اولیه (سنگ معدن) است. در مقایسه با ضایعات، آهن اسفنجی تمیزتر است. کمترین ناخالصی فلزات دیگر را دارد.

همچنین آهن اسفنجی به دست آمده از احیای مستقیم نیز با وجود سنگ های بی حاصل در آن مشخص می شود. با توجه به اینکه ماده اولیه کنسانتره و سنگ معدنی غنی است، در معرض تصفیه اضافی قرار نمی گیرد. در نتیجه، آهن حاوی تمام اجزای سنگ باطله سنگ معدن اصلی است.

آهن اسفنجی راه خود را در فولادسازی، پودر آهن و کربورسازی مس پیدا کرده است.

شارژ فلزی

آهن نسبی احیا شده بار متالیز نامیده می شود. برای خنک کردن فرآیند ذوب و همچنین برای ذوب بعدی در کوره بلند استفاده می شود. سطح بازیابی شارژ متالیز شده زیر 80٪ است. آهن اسفنجی بسیار تمیزتر است، درجهبازیابی آن بیش از 90٪ است.

آهن جیغ

آهن داغ بدون لعنت در کوره های دوار لوله ای تولید می شود. دمای بازیابی آن بین 1100 تا 1200 درجه سانتیگراد است. این محصول یک ذرات کوچک فلزی است که در آن ناخالصی های سرباره وجود دارد. حجم سرباره در آهن شکوفه زیاد است، حدود 10-20 درصد. این آهن با ناخالصی های قابل توجهی از گوگرد و فسفر متمایز می شود.

کریتسو را برای ذوب مجدد بعدی در کوره بلند اعمال کنید. فناوری‌های جداگانه از این محصول در فولادسازی در کوره‌های الکتریکی استفاده می‌کنند.

کربن واسطه یا چدن

این محصولات با فناوری بازیافت سوخت جامد تولید می شوند. با توجه به ویژگی های آنها، آنها شبیه به ذوب شده در کوره بلند هستند. علاوه بر این، نیمه کربن یا چدن گاهی اوقات با مواد خارجی بسیار کمتری به دست می آید.

کار بیشتر با این مواد برای به دست آوردن فولاد به روش های سنتی انجام می شود.