Технология Корекс разработана фирмой Voest Alpine (Австрия) и реализована в таких странах, как Германия, ЮАР, Южная Корея, Индия. Корекс лучше всего применять там, где нет коксовых печей, мало газообразного топлива и есть избыток дешёвого угля. Он относится к процессам жидкофазного восстановления, хотя включает в себя как составную часть твёрдофазную металлизацию газовым восстановителем. Одна из главных отличительных черт технологии Корекс от доменного процесса – это использование кислорода вместо воздуха.
Основные элементы установки Корекс: высокотемпературная плавильно-газификационная камера (плавильная печь), загрузочная камера для угля, восстановительная печь, скрубберы для очистки газа, циклонная батарея для горячего газа и сгуститель шлама после скрубберов.
Принцип работы следующий. В восстановительную печь загружают кусковую руду (или агломерат, или окатыши, или смесь этих компонентов), которая проходит навстречу горячему (t = 800-850 °С) восстановительному газу и в основной своей массе восстанавливается до губчатого железа (до 90 % шихты). Степень металлизации 95-96 %. Далее губчатое железо шнековым транспортёром подаётся в верхнюю часть плавильной печи. В плавильной печи происходит окончательное восстановление железа, его науглероживание, расплавление и нагрев расплава до температуры выпуска. Выпуски чугуна и шлака проводятся периодически через специальные лётки в нижней части плавильной печи. Температура выпуска чугуна 1500-1550 °С.
Восстановительный газ образуется в плавильной печи, где газифицируется уголь, загружаемый сверху из загрузочной камеры посредством шнека. Этот газ содержит около 90-95 % СО и Н2 , около 1-5 % СО 2 , а остальное азот, угольная пыль и частицы железа. Его температура от 1000 до 1300 °С (в зависимости от качества угля и его влажности), давление – до 5 бар. Благодаря высокой температуре, высшие углеводороды, образовавшиеся из угля, довольно быстро разлагаются на СО и Н 2 . Таким образом, в плавильной печи не образуются такие нежелательные побочные продукты, как смолы, фенолы и т.п.
Выходящий из плавильной печи газ (1800-2000 м³ /т угля) подстуживается до 800-900 °С и поступает в два параллельных циклона грубой очистки горячего газа. Уловленная пыль подаётся обратно в печь. Специальная кислородная горелка дожигает углерод в пыли до СО, а также расплавляет золу и другие элементы в пыли.
Газы, выходящие из циклона, частично (~500 м³ /т чугуна) идут на очистку в скруббер, где охлаждаются до 20 °С, а основной объём подаётся в восстановительную печь. Здесь происходит восстановительный процесс одновременно с десульфурацией газа.
Температура восстановительного газа находится в интервале 800-850 °С. Если температура ниже, то медленно идёт восстановление, а если выше, то в восстановительной печи возможно оплавление кусков с образованием газонепроницаемого слоя, а также спекание материала в крупные куски, которые не захватятся шнеком.
Газ, выходящий из восстановительной печи, очищается и охлаждается в скруббере. Затем этот газ смешивается с газом, не прошедшим через восстановительную печь, и направляется внешним потребителям. Низшая теплота сгорания Корекс-газа около 7100 МДж/м³ . В дальнейшем этот газ может использоваться на электростанции для выработки электроэнергии или в качестве восстановителя в установках, типа Мидрекс. В последнем случае газ предварительно очищают от СО2 (например, моноэтаноламином, т.е. химическим способом).
При очистке газа в скруббере образуется шлам, который проходит через сгуститель, в котором отделяется чистая вода.
Центральной частью технологии Корекс является плавильная печь. Она предназначена для плавления предварительно восстановленного губчатого железа и для газификации угля в псевдоожиженном слое. Внешне плавильная печь имеет нижнюю цилиндрическую часть, над которой нависает большой купол. Высота плавильной печи ∼ 25-30 метров. Рабочее пространство печи разделено на 3 зоны:
- зона камеры успокоения (купол, головка). Выполняется из шамотного кирпича улучшенного качества. Предназначена для осаждения мелких частиц железа и угля, вылетающих из нижних зон и вносимых углём;
- зона псевдоожиженного слоя. Выполняется из стойкого к температуре (1500-1800 °С) высокоглинозёмистого кирпича. Предназначена для газификации угля в экзотермической реакции;
- зона плоскости кислородных фурм. Выполняется из высокоглинозёмистого кирпича. Подина выполнена из углеродистых блоков в сочетании с высокоглинозёмистыми блоками.
Зона предназначена для расплавления губчатого железа. Температура в зоне около 2500 °С.
В верхней части головки имеются отверстия для подачи кусков угля размером от 0 до 30 мм посредством шнеков. Уголь высыпается в печь под действием силы тяжести. В головке печи уголь контактирует с газом (1000-1300 °С), в результате чего происходит его быстрое коксование; уголь подсушивается, дегазируется и измельчается. В псевдоожиженном слое кокс подвергается газификации кислородом, подаваемым через 12 радиальных фурм. Средняя температура в слое около 1600 °С. Также в верхней части головки расположены 6 отверстий для подачи кусков губчатого железа размером от 0 до 30 мм из восстановительной печи и 2 отверстия для выхода газа. Эти отверстия охлаждаются восстановительным газом, прошедшим очистку через скруббер. Чуть выше псевдоожиженного слоя в печи имеется отверстие для возврата пыли, задержанной циклоном. Пыль транспортируется тем же охлажденным газом.
Достоинства технологии Корекс:
- Используется теплота губчатого железа для производства жидкого чугуна, из которого путём продувки кислородом в конвертере можно получить сталь. Это позволяет отказаться от дорогостоящего переплава губчатого железа в электродуговых печах;
- Используются самые низкокачественные дешёвые некоксующиеся угли;
- Производится большое количество высококачественного газа для энергетических и металлургических целей;
- Сравнительно низкие расходы на производство жидкого чугуна изза отсутствия потребности в обработке исходного сырья (руда и уголь).
Недостатки:
- Большая высота установки, т.к. восстановительная печь находится над плавильной печью;
- Чуть худшее качество чугуна по сравнению с доменным чугуном: низкие содержания марганца и кремния при повышенном содержании серы (0,02-0,15 %, тогда как в доменном чугуне серы 0,02-0,07 %);
- Минимальная производительность установки, делающая её экономически выгодной, составляет 300 000 тонн в год.
При составлении материального и теплового баланса технологии Корекс надо принимать в расчет соответствующие балансы восстановительной печи и плавильного реактора.
