Szivacsvas: tulajdonságok, beszerzési módszerek, alkalmazás

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A szivacsvasat koncentrátumok vagy kiváló minőségű vasércek redukálásával állítják elő viszonylag alacsony hőmérsékletnek – 1100 Celsius-foknál alacsonyabb hőmérsékleten. Az ilyen eljárások kizárják az érc olvasztását és szinterezését.

Előzmények

Elég régen bebizonyosodott, hogy ércből lehet vasat kapni azonnal. Laboratóriumi körülmények között ez a folyamat könnyen végrehajtható. Ennek eredményeként a kohászok azzal a feladattal szembesültek, hogy technológiai módszereket hozzanak létre a vas ipari mennyiségben történő kinyerésére közvetlenül az ércből. Most ilyen módszereket találtak és vezettek be a gyártásba.

A közvetlenül ércből nyert vasat szivacsosnak nevezik. A visszakeresési módszerek pedig tartomány nélküli vagy közvetlen visszaállítási módszerek.

Az első kísérleteket a Szovjetunióban a kohós olvasztás nélküli szivacsvas előállítására a múlt század 50-es éveiben végezték.

E fém első gyártását a 70-es években vezették be az iparba. A szivacsvas nagyolvasztó használata nélkül történő előállításának első technológiai módszerei jelentéktelen mértékben különböztek egymástól.teljesítmény. A kapott termék sokféle szennyeződést tartalmazott.

A földgáz új lendületet adott ennek a termelésnek. A XX. század 80-as éveiben kezdték széles körben használni a bányászatban és a kohászati termelésben. Aztán kiderült, hogy ideális a vas ércből történő közvetlen redukciójának megvalósítására. Ezen túlmenően más nem természetes gázok is széles körben elterjedtek (az olajtermelésből származó gáz, a különféle szenek gázosítása során keletkező gázfrakciók stb.).

A technológiai folyamatok fejlesztése és bevezetése a 90-es években oda vezetett, hogy a vas közvetlen csökkentésének energiaintenzitása és tőkeköltségei jelentősen csökkentek. Megkezdődött a nem robbantásos vastermelés jelentős növekedése.

A szivacsvas közvetlen, nem tartományi gyártása – olyan eljárások, amikor a fémet gázok, szilárd szén segítségével nyerik ki az ércből. És együtt is - szilárd szén és gáz. Körülbelül 1000 Celsius fokos hőmérsékleten hajtják végre. Ugyanakkor a természetes kőzet nem salakosodik, a benne lévő szennyeződések nem állnak helyre, aminek eredményeként a fém kellően tiszta. A szakértők ezt a folyamatot és más kifejezéseket:

• szivacsvas közvetlen gyártása;
• kokszmentes kohászat;
• tartomány nélküli kohászat;
• érc részleges fémezése.

Jelenleg Oroszországban, Kínában, Svédországban, Németországban, Nagy-Britanniában, Norvégiában és az ilyen módszerekkel végzett fémbányászat módszereit ipari méretekben alkalmazzákmás országokban.

Minden ismert módszer két csoportra osztható:

• vas képződik, amikor az érc gáznemű redukálószer hatásának van kitéve;
• vasércet szilárd redukálószer hatására.

Közel ötszázra szabadalmaztatták a szivacsvas doménmentes eljárással történő előállítására szolgáló módszereket.

Vas kinyerése gáznemű anyaggal

A gázhalmazállapotú redukcióhoz hidrogént és szén-monoxidot használnak. Általában olyan módszert alkalmaznak, amikor a vasércet zúzzák és 850 fokra hevítik, majd pörkölik. Ezután egy forgócsöves kemencébe küldik. Ott a fém redukálódik az érctömeg felé mozgó redukáló gázok hatására. Mielőtt elhagyná a kemencét, belép a hűtőtartályba. A végterméket ezután golyósmalom segítségével megőrlik.

Ezt követően a tömeg egy speciális mágneses elválasztón halad át. Az elválasztó által szétválogatott vas ezután a prés alá kerül, ami a vasszivacs brikettet formálja.

Vas kinyerése szilárd redukálószerrel

Ha a gyártás a szivacsvas szilárd redukciós előállításának technológiáját alkalmazza, akkor ez a módszer a következő műveleteket tartalmazza:

• érc aprítása és őrlése;
• magas vaskoncentráció elérése érdekében, legfeljebb 3%-os vaskoncentráció, mágneses dúsítást végeznek;
• a dúsított ércet szerves tüzelőanyaggal keverik, amely magában foglalja a fűrészport és más hasonló szerves anyagokatszerkezetek;
• az így kapott briketttömeg létrehozása, majd a kemencébe való áthelyezése tüzelésre.

A vas visszanyerése a brikettben lévő szén elégetése miatt következik be.

A kapott szivacsvasat, mind szilárd, mind gázhalmazállapotú redukcióban, ezt követően szabványos feldolgozásnak vetik alá acél előállítására.

Az újraolvasztást általában elektromos kemencékben végzik, miközben a szükséges mennyiségű szenet és egyéb szennyeződéseket juttatják a fémbe.

A folyamatok osztályozása

A kohászok a kohóvasgyártás folyamatait a végtermék típusa szerint osztályozzák, nevezetesen:

• kohóanyagok gyártása részleges fémezéssel (30-50 százalék);
• szivacsos vas, szilárd termék, erősen fémezett (85-95 százalék), utólagos acéllá történő feldolgozáshoz;
• bloomery vas, műanyag fémezett termék gyártása;
• félkész vagy folyékony vas gyártása további olvasztási folyamatokhoz.

Közvetlen visszaállítási termékek

Négy típust szoktak besorolni a közvetlen vasredukciós termékek közé:

• szivacsos;
• fémes töltet;
• villós;
• öntöttvas vagy szén köztes termék.

Szivacsos vas

Olyan folyamatok eredményeként nyerik, amikor a fémek redukciója olvadás nélkül, 1000-1200 Celsius-foknál alacsonyabb hőmérsékleten megy végbe. eljárásabból, hogy mi volt a kezdeti alapanyag, szilárd szivacsvas - porózus szerkezetek, vagy pellet. Bizonyos esetekben ez egy fémpor. Amikor erre a fémre az is jellemző, hogy meglehetősen nagy porozitású (szivacs alakú), mivel a restaurálás során az alapanyag térfogati jellemzői kisebb változásokon mentek keresztül.

Az ilyen vas porózus felülete nagyfokú oxidációhoz vezet a tárolás és szállítás során, ha kedvezőtlen környezetnek (magas páratartalom) van kitéve.

E fém kémiai összetétele az eredeti nyersanyagnak (ércnek) köszönhető. A törmelékhez képest a szivacsvas tisztább. Minimálisan tartalmaz más fémek szennyeződéseit.

A közvetlen redukcióval nyert szivacsvasat az is megkülönbözteti, hogy kopár kőzetek vannak benne. Tekintettel arra, hogy a kiindulási anyag gazdag koncentrátumok és ércek, nincs alávetve további tisztításnak. Ennek eredményeként a vas tartalmazza az eredeti érc hulladékkőzetének összes zárványát.

A szivacsvas megtalálta az utat az acélgyártásban, a vasporgyártásban és a réz karburálásában.

Fémes töltet

A részlegesen redukált vasat fémes töltetnek nevezzük. Az olvasztási folyamat hűtésére, valamint a kohókban történő ezt követő olvasztásra használják. A fémezett töltet visszanyerési szintje 80% alatti. A szivacsvas sokkal tisztább, fokvisszanyerése több mint 90%.

Sikítóvas

A rohadt mentes forró vasat cső alakú forgókemencékben állítják elő. Visszanyerési hőmérséklete 1100 és 1200 Celsius fok között mozog. Ez a termék egy kis fémrészecskék, amelyekben salakszennyeződések találhatók. A virágvasban lévő salak mennyisége magas, körülbelül 10-20 százalék. Ezt a vasat jelentős kén- és foszforszennyeződések jellemzik.

Alkalmazza kritsu-t a nagyolvasztóban történő későbbi újraolvasztáshoz. Külön technológiák használják ezt a terméket az acélgyártásban elektromos kemencékben.

Szén köztes vagy öntöttvas

Ezek a termékek szilárd tüzelőanyag-visszanyerési technológiával készülnek. Jellemzőik szerint hasonlóak a nagyolvasztókban olvasztottakhoz. Sőt, a félszén vagy öntöttvas néha sokkal kevesebb idegen anyaggal nyerhető.

Ezekkel az anyagokkal az acél előállítása érdekében végzett további munka hagyományos módszerekkel történik.