Получение губчатого железа в шахтных печах.

Серьезным конкурентом доменной плавке может стать набирающий силу новый процесс прямого восстановления окислов железа с получением губки высокой чистоты без ее плавления. В шахте доменной печи вначале образуется чистое губчатое железо, которое только в процессе плавления и стекания в область фурм насыщается углеродом, серой и другими нежелательными элементами. Прекращение процесса на стадии твердого восстановления и извлечения чистой железной губки можно осуществить при соответствующем аппаратурном оформлении.

Промышленные эксперименты в трубчатой вращающейся печи прямого восстановления Орско-Халиловского комбината показали принципиальную возможность перспективности новой технологии. После холодного отделения губчатого железа от неметаллических продуктов оно переплавляется и легируется в электропечах. В настоящее время по более совершенной технологии построен и действует крупный комбинат в Старом Осколе.

Сущность способа восстановления железа из руды на комбинате в Старом Осколе заключается в следующем (рис.1).

Добытую в карьере руду обогащают и получают рудные окатыши, которые из бункера 1 по грохоту 2 поступают в короб 10 шихтозавалочной машины и оттуда в шахтную печь 9, работающую по принципу противотока. Просыпь от окатышей с грохота 2 попадает в бункер 3 с брикетировочным прессом и в виде окaтышей вновь поступает на грохот 2, подающий их в загрузочное устройство. Для восстановления железа из окатышей в печь по трубопроводу 8 подают смесь природного и доменного газов, подвергнутую в установке 7 конверсии, в результате которой смесь разлагается на водород и окись углерода. В восстановительной зоне печи ”В” создается температура 1000…1100 ⁰С, при которой водород и окись углерода восстанавливают железную руду в окатышах до твердого губчатого железа. В результате содержание железа в окатышах достигает 90…95 %. Для охлаждения железных окатышей по трубопроводу 6 в зону охлаждения печи “О” подают воздух. Охлажденные железные окатыши 5 выдаются на конвейер 4 и поступают на выплавку стали в электропечах.

Рис.1. Схема установки для прямого восстановления железа из руд

Известны и многие другие способы прямого получения железа, такие как химические, электрохимические или химикотермические, которые дают возможность непосредственно из руды, минуя доменную печь, получать металлическое железо в виде губки, крицы или жидкого металла. Такие процессы, во-первых, можно вести, не расходуя металлургический кокс, и, во-вторых, они позволяют получать очень чистый металл.

Например, из руд Лебединского месторождения КМА получается концентрат, содержащий менее 0,01% S и менее 0,003% фосфора, к тому же он очень чист по многим вредным примесям.

При доменной же плавке такого чистого чугуна по содержанию фосфора и серы, а также по содержанию других вредных примесей получить нельзя, так как эти примеси в большом количестве вносятся в печь вместе с коксом. Кроме того, получаемый концентрат содержит высокое количество железа 70...71,8 %.