Սպունգային երկաթ. հատկություն, ստացման եղանակներ, կիրառություն

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Սպունգային երկաթը ստացվում է խտանյութերի կամ բարձրորակ երկաթի հանքաքարերի կրճատման միջոցով՝ համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանի ազդեցության պայմաններում՝ 1100 աստիճան Ցելսիուսից ցածր: Նման գործընթացները բացառում են հանքաքարի հալումը և դրա սինթեզումը։

Պատմություն

Բավականին վաղուց ապացուցվել է, որ հանքաքարից հնարավոր է անմիջապես երկաթ ստանալ։ Լաբորատոր պայմաններում այս գործընթացը հեշտ է իրականացնել: Արդյունքում մետալուրգների առջեւ խնդիր էր դրվել ստեղծել տեխնոլոգիական մեթոդներ արդյունաբերական ծավալներով երկաթի արդյունահանման համար անմիջապես հանքաքարից։ Այժմ նման մեթոդներ են հայտնաբերվել և ներմուծվել արտադրության մեջ։

Անմիջապես հանքաքարից ստացված երկաթը կոչվում է սպունգային: Իսկ որոնման մեթոդները առանց տիրույթի կամ ուղղակի վերականգնման մեթոդներ են։

Սովետական Միությունում սպունգային երկաթի ստացման առաջին փորձերը կատարվել են անցյալ դարի 50-ական թվականներին։

Այս մետաղի առաջին արտադրությունը արդյունաբերություն է մտցվել 70-ականներին։ Առանց պայթուցիկ վառարանի օգտագործման սպունգային երկաթի արտադրության առաջին տեխնոլոգիական մեթոդները աննշանորեն տարբերվում էին։կատարումը։ Ստացված արտադրանքը պարունակում էր կեղտերի լայն տեսականի։

Բնական գազը նոր թափ հաղորդեց այս արտադրությանը։ XX դարի 80-ական թվականներին այն սկսեց լայնորեն կիրառվել հանքարդյունաբերության և մետալուրգիական արտադրության մեջ։ Այնուհետև պարզվեց, որ այն իդեալական է հանքաքարից երկաթի ուղղակի կորզման իրականացման համար։ Ավելին, լայնորեն սկսել են կիրառվել նաև այլ ոչ բնական գազեր (նավթի արդյունահանման հետ կապված գազ, տարբեր ածուխների գազիֆիկացման ժամանակ գազի ֆրակցիաներ և այլն):

Տեխնոլոգիական գործընթացների բարելավումը և դրանց ներդրումը 90-ականներին հանգեցրեց նրան, որ երկաթի ուղղակի կրճատման էներգետիկ ինտենսիվությունը և կապիտալ ծախսերը զգալիորեն նվազել են։ Սկսվեց ոչ պայթուցիկ երկաթի արտադրության զգալի աճ։

Սպունգային երկաթի ուղղակի ոչ տիրույթի արտադրություն. գործընթացներ, երբ մետաղը հանքաքարից վերականգնվում է գազերի, պինդ ածխածնի օգնությամբ: Եվ նաև միասին՝ պինդ ածխածին և գազ։ Այն իրականացվում է մոտ 1000 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում։ Միևնույն ժամանակ, բնական ապարը չի հասցվում խարամների, նրա մեջ առկա կեղտերը չեն վերականգնվում, ինչի արդյունքում մետաղը բավականաչափ մաքուր է։ Մասնագետներն անվանում են այս գործընթացը և այլ պայմաններ՝

• սպունգային երկաթի ուղղակի արտադրություն;
• առանց կոքսի մետալուրգիա;
• անտիրույթ մետալուրգիա;
• հանքաքարի մասնակի մետաղացում.

Ներկայումս նման մեթոդներով մետաղի արդյունահանման մեթոդներ արդյունաբերական մասշտաբով կիրառվում են Ռուսաստանում, Չինաստանում, Շվեդիայում, Գերմանիայում, Մեծ Բրիտանիայում, Նորվեգիայում ևայլ երկրներ։

Բոլոր հայտնի մեթոդները բաժանված են երկու խմբի՝

• երկաթը ձևավորվում է, երբ հանքաքարը ենթարկվում է գազային վերականգնող նյութի;
• երկաթի հանքաքարի վրա պինդ վերականգնող նյութի ազդեցության տակ։

Սպունգային երկաթի արտադրության մեթոդները առանց տիրույթի մեթոդով արտոնագրվել են գրեթե հինգ հարյուրի համար:

Երկաթի վերականգնում գազային նյութով

Ջրածինը և ածխածնի օքսիդը օգտագործվում են գազային ռեզերվացման համար: Սովորաբար, օգտագործվում է մի մեթոդ, երբ երկաթի հանքաքարը մանրացնում և տաքացնում են մինչև 850 աստիճան, որին հաջորդում է բովում: Այնուհետև այն ուղարկվում է պտտվող խողովակի վառարան: Այնտեղ մետաղը կրճատվում է դեպի հանքաքարի զանգվածը շարժվող վերականգնող գազերի ազդեցությամբ։ Վառարանից դուրս գալուց առաջ այն մտնում է հովացման տարայի մեջ։ Վերջնական արտադրանքը այնուհետև մանրացվում է գնդիկավոր ջրաղացով:

Հետագայում զանգվածն անցնում է հատուկ մագնիսական բաժանարարով: Այնուհետև բաժանարարի կողմից տեսակավորված երկաթը անցնում է մամլիչի տակ, որը սպունգ երկաթը ձևավորում է բրիկետների:

Երկաթի ստացում պինդ վերականգնող նյութի միջոցով

Եթե արտադրությունն օգտագործում է պինդ վերականգնումով սպունգ երկաթի արտադրության տեխնոլոգիա, ապա այս մեթոդը ներառում է հետևյալ գործողությունները.

• հանքաքարի մանրացում և մանրացում;
• երկաթի բարձր կոնցենտրացիայի հասնելու համար, ոչ ավելի, քան 3% գանգի, իրականացվում է մագնիսական հարստացում;
• հարստացված հանքաքարը խառնվում է օրգանական վառելիքի հետ, որը ներառում է թեփ և այլ նմանատիպ օրգանականկառույցներ;
• ստացված բրիկետների զանգվածի ստեղծում, որին հաջորդում է դրանց տեղափոխումը վառարան՝ թրծելու համար։

Երկաթի վերականգնումը տեղի է ունենում բրիկետներում պարունակվող ածխածնի այրման շնորհիվ:

Ստացված սպունգային երկաթը, ինչպես պինդ, այնպես էլ գազային վերականգնմամբ, այնուհետև ուղարկվում է ստանդարտ վերամշակման՝ պողպատ ստանալու համար:

Վերահալումը սովորաբար իրականացվում է էլեկտրական վառարաններում, մինչդեռ անհրաժեշտ քանակությամբ ածխածին և այլ կեղտեր ներմուծվում են մետաղի մեջ:

Գործընթացների դասակարգում

Մետալուրգները դասակարգում են պայթուցիկով երկաթի արտադրության գործընթացները՝ ըստ վերջնական արտադրանքի տեսակի, այն է՝

• պայթուցիկ վառարանների համար նյութերի արտադրություն մասնակի մետաղացումով (30-ից 50 տոկոս);
• սպունգանման երկաթի արտադրություն՝ պինդ արտադրանք, բարձր մետաղացված (85-ից 95 տոկոս), հետագա վերամշակման համար պողպատի համար;
• ծաղկուն երկաթի, պլաստիկ մետաղացված արտադրանքի արտադրություն;
• կիսաֆաբրիկատների կամ հեղուկ երկաթի արտադրություն՝ հետագա հալման գործընթացի համար։

Direct Restore Products

Չորս տեսակ սովորաբար դասակարգվում է որպես ուղղակի երկաթի նվազեցման արտադրանք.

• սպունգային;
• մետաղացված լիցք;
• փայլուն;
• չուգուն կամ ածխածնի միջանկյալ նյութ:

Սպունգավոր երկաթ

Ստացվում է այն պրոցեսների արդյունքում, երբ մետաղների վերականգնումը տեղի է ունենում առանց հալվելու, 1000-1200 աստիճան Ցելսիուսից ցածր ջերմաստիճանում։ ընթացքըսկզբնական հումքից՝ պինդ սպունգային երկաթ՝ ծակոտկեն կառուցվածքներ կամ գնդիկներ։ Որոշ դեպքերում դա մետաղի փոշի է։ Երբ այս մետաղը բնութագրվում է նաև նրանով, որ ունի բավականին բարձր ծակոտկենություն (սպունգի ձևով)՝ պայմանավորված այն հանգամանքով, որ վերականգնման ընթացքում հումքի ծավալային բնութագրերը ենթարկվել են աննշան փոփոխությունների։։

Նման երկաթի ծակոտկեն մակերեսը հանգեցնում է օքսիդացման բարձր աստիճանի պահպանման և տեղափոխման ժամանակ, երբ ենթարկվում է անբարենպաստ միջավայրի (բարձր խոնավության):

Այս մետաղի քիմիական բաղադրությունը պայմանավորված է սկզբնական հումքով (հանքաքար): Ջարդոնի համեմատ՝ սպունգային երկաթն ավելի մաքուր է։ Այն ունի այլ մետաղների կեղտերի նվազագույն առկայություն։

Նաև ուղղակի ռեդուկցիայի արդյունքում ստացված սպունգային երկաթն առանձնանում է նաև նրանում անպտուղ ապարների առկայությամբ։ Ելնելով այն հանգամանքից, որ սկզբնական նյութը հարուստ խտանյութեր և հանքաքարեր են, այն չի ենթարկվում լրացուցիչ զտման։ Արդյունքում, երկաթը պարունակում է սկզբնական հանքաքարի թափոնների բոլոր ներդիրները։

Սպունգ երկաթը գտել է իր ճանապարհը պողպատի արտադրության, երկաթի փոշի պատրաստման և պղնձի ածխաջրացման մեջ:

Մետաղացված լիցք

Մասամբ կրճատված երկաթը կոչվում է մետաղացված լիցք: Այն օգտագործվում է հալման գործընթացը սառեցնելու, ինչպես նաև պայթուցիկ վառարաններում հետագա հալման համար: Մետաղացված լիցքի վերականգնման մակարդակը 80%-ից ցածր է: Սպունգ երկաթը շատ ավելի մաքուր է, աստիճանդրա վերականգնումը 90%-ից ավելի է։

Ճիչ արդուկ

Տաք երկաթը արտադրվում է խողովակային պտտվող վառարաններում: Նրա վերականգնման ջերմաստիճանը տատանվում է 1100-ից մինչև 1200 աստիճան Ցելսիուս: Այս ապրանքը փոքր մետաղական մասնիկներ է, որոնցում խարամը կեղտոտ է: Ծաղկուն երկաթի մեջ խարամի ծավալը մեծ է՝ մոտ 10-20 տոկոս։ Այս երկաթն առանձնանում է ծծմբի և ֆոսֆորի զգալի կեղտերով։

Կիրառեք kritsu-ն՝ պայթուցիկ վառարաններում հետագա հալման համար: Առանձին տեխնոլոգիաները օգտագործում են այս արտադրանքը էլեկտրական վառարաններում պողպատի արտադրության մեջ:

Ածխածնային միջանկյալ կամ չուգուն

Այս արտադրատեսակները արտադրվում են պինդ վառելիքի վերականգնման տեխնոլոգիայով: Ըստ իրենց բնութագրերի՝ դրանք նման են պայթուցիկ վառարաններում ձուլվողներին։ Ավելին, կիսածխածինը կամ չուգուն երբեմն ստացվում է շատ ավելի քիչ օտար նյութերով:

Այդ նյութերի հետ հետագա աշխատանքը պողպատ ստանալու համար իրականացվում է ավանդական եղանակներով: