Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Мельчайшие частицы этого порошка можно отделить друг от друга используя отличие свойств соединения металла от свойств пустой породы. Так некоторые виды соединений железа обладают магнитными свойствами и их легко отделить магнитной сепарацией. Если используется различная смачиваемость частиц руды и пустой породы, то используется метод флотации. В некоторых случаях применяется химическое отделение, основанное на растворении соединения извлекаемого элемента в различного рода растворителях. Естественно пустая порода в этом растворителе не должна растворяться.

3.3 Восстановление металла

3.3.1 Термохимическое восстановление металла

Осуществляется воздействием на соединение металла каким-либо восстановителем при высокой температуре.

Например, железо обычно содержится в руде в виде окислов Fe2O3 или Fe3O4 и восстанавливается угарным газом (CO), образующимся при горении кокса (продукта переработки каменного угля) в доменных печах (рис.3.2).

Рис.3.2

1-устройство для загрузки руды, кокса и флюсов, 2 -фурмы для подачи воздуха, 3 - под печи, 4 -шахта, 5 - распар, 6 -горн, где накапливается жидкий металл. 7 - заплечики

В зонах 4-6 происходит горение кокса в потоке воздуха поступающего через фурмы и образуется угарный газ при температуре 1600-1750 °С, который, воздействуя на окислы железа, приводит к их восстановлению: Fe2O3 + CO --- Fe3O4 +CO2 + Q Fe3O4 +CO2 --- FeO + CO2 -Q

FeO + CO --- Fe + CO2 +Q

Образующееся железо, в виде капель, стекает в горн, откуда периодически выпускается. Сверху печи также периодически происходит подсыпка шихты (смеси руды, кокса и флюсов). Таким образом горение в печи поддерживается непрерывно в течении длительного времени, от 5 до 10 лет.

Баланс материалов доменного процесса. (на 1 т выплавленного чугуна)

Таблица 3.1

В образующемся железе при высокой температуре растворяется углерод кокса, что приводит к получению сплава железа с углеродом, при содержании последнего выше 2% (но не более 6,67%). Такой сплав весьма тверд и хрупок и называется чугуном .

Суточная производительность доменной печи достигает 2500 тонн чугуна.

Хотя чугун, как конструкционный материал, применяется для отливки заготовок различных деталей машин (станины, корпуса двигателей, зубчатые колеса и т.д.) , но большая его часть перерабатывается в сталь - сплав железа с углеродом при содержании углерода менее 2%.

Понизить содержание углерода в чугуне и, тем самым, превратить его в сталь можно окисляя избыточный углерод в жидком чугуне. Для этого применяются конвертерный и мартеновский методы получения стали.

Конвертерный способ получения стали

Сущность конвертерного метода производства стали состоит в окислении избыточного углерода продувкой через жидкий чугун кислорода. При этом, естественно, сгорает и некоторая часть железа. Реакция является

экзотермической, поэтому в жидкий чугун можно добавить некоторую часть металлического лома, который при продувке кислородом расплавляется. Процесс протекает довольно быстро (менее 20мин).

Производительность процесса зависит от объема конвертера (от 3 до 250тонн).

Конвертер для получения стали

Рис.3.3

1-механизм поворота, 2-огнеупорная футеровка, 3- шлак на

поверхности жидкого металла, 4- жидкий металл, 5-каналы для подачи кислорода

При таком производстве стали химический состав ее зависит от содержания примесей в руде. Невозможно получить высококачественные легированные стали и переработка стального лома возможна только в ограниченных количествах, в то время как в промышленности накапливается его огромная масса.

Мартеновский способ получения стали

В мартеновских печах получается свыше 80% производимой стали. Плавка шихты осуществляется за счет горения топлива, в качестве которого используются горючие газы, мазут, угольная пыль...

Емкость мартеновских печей от 35 до 500 тонн, но длительность процесса составляет несколько часов. При этом возможно производить контроль состава, вводить легирующие элементы.

В зависимости от вида процесса, в печь загружаются:

- жидкий чугун + руда - "рудный процесс".

- твердый чугун + металлический лом - "скраппроцесс"