Методика прямого восстановления металлов углеродом используется непосредственно для восстановительных реакций Fe из железной руды или окатышей. Для протекания данного процесса возможно использование восстановителя в разных фазах – газообразной (СО) или твердой. Также в металлургической промышленности этот способ нередко называют металлизацией руд, внедоменным получением железа, металлургией Fe без кокса.
Прямое восстановление Fe: нюансы и особенности
Прямое восстановление оксида железа углеродом ведется в металлургических печах при t0 от 1000 градусов. При этом не делается шлакование для пустой породы руды и дополнительное восстановление примесей (например, марганца или кремния), металл получается чистым.
Самым известным способом получения из железных руд ценного в народном хозяйстве чугуна является доменный, но хоть он и возможен для любого по содержанию Fe сырья, использование в нем бедных руд часто экономически нецелесообразно. Проблема в том, что для выполнения нормального нагревания пустой породы расходуется тепловой ресурс и увеличивается количество необходимого восстановителя.
Для «бедного» сырья проводится металлизация для получения жидкого или критичного железа в печках муфельных, трубчатых, электронагревательных, отражательного типа. Прямой путь восстановления в металлургических агрегатах выбирают в тех государствах мира, в которых нет достаточных доменных мощностей.
Что получают при проведении восстановления углеродом окиси железа?
Продуктами восстановления оксида железа 3 углеродом могут быть губчатое железо, кричное, металлизированная шихта, углеродистый продукт и непосредственно чугун. О некоторых поговорим подробнее.
- Железо губчатое.
Речь идет о продукте, получаемом в результате протекания восстановительных реакций из железорудного сырья, но без плавления при t0 до 1000 – 1100 градусов. Исходя из того, какой был выбран материал, продукт получится в виде пористых рудных кусков, окатышей или металлического порошка (реже, но возможно). Особенностями его структуры являются низкая плотность и достаточно повышенная пористость, что приводит к быстрой окисляемости железа. В ряде отдельных процессов, подразумевающих спекание руды или окалины, получают брикетированный материал, где окисление затруднено. В дальнейшем губчатый Fe, выделенный из бедного сырья, используется для выплавки в электроплавильных печах стали, порошка железа, а также в процессе добывания меди (помогает осадить металл из сернокислых растворов).
- Кричное железо.
Данный продукт выделяют преимущественно из железоникелевых руд во вращающихся печах, с температурой восстановления 1100 градусов. Он имеет вид мелких металлических частиц со шлаковыми включениями. Нашел применение в доменном процессе, а также может быть использован для получения ферроникеля выплавкой в электроплавильных агрегатах.
Металлизированная шихта используется реже, протекание восстановления в ней приводит к получению менее 80% металла, что не так выгодно, как при использовании губчатого железа.
