Губчатое железо

Губчатое железо

ГУБЧАТОЕ ЖЕЛЕЗО, продукт, получаемый путем восстановления железной руды при температуре ниже температуры плавления металла. Такое железо было первоначальным продуктом железоделательного производства до введения в практику металлургии доменной плавки. В последние десятилетия в некоторых странах ряд научных учреждений, а также отдельных специалистов, занимались разработкой методов получения губчатого железа при использовании низкосортных руды и топлива; было заявлено несколько десятков патентов на способы выработки губчатого железа и дальнейшей переработки его в торговые сорта и полуфабрикаты. Сам процесс восстановления окислов железа, содержащихся в руде, производится твердым углеродом (непосредственное восстановление) или окисью углерода (т. н. косвенное восстановление). В первом случае восстановление руды происходит при температуре от 700° и до температуры спекания данной руды; во втором случае - от 800—850° и до температуры спекания руды. Как тот, так и другой метод работы, в зависимости от качеств руды, имеет свои преимущества и свои недостатки. Из наиболее совершенных способов получения губчатого железа известны следующие:

1) Способ Bureau of Mines США, состоящий в том, что измельченные руда и тощий неспекающийся уголь нагреваются во вращающейся печи (барабанного типа), футерованной изнутри шамотом (фиг. 1); печь длиной в 8,2 м делает 1 об/мин.

Способ Bureau of Mines США (производство губчатого железа)

Нагревание загруженного в печь материала производится при помощи нефтяной форсунки. Процесс восстановления происходит при температуре 850—950° и, во всяком случае, не выше 1000°. Восстановленный, но отнюдь не спекшийся материал выгружается из печи, охлаждается при условиях, исключающих доступ воздуха, затем обогащается в магнитных сепараторах. Процесс восстановления длится около 1 часа; суточная производительность печи около 3,5 т губчатого железа. Полученный продукт содержит до 1% углерода и должен быть отнесен к разряду сталей. Расход угля составляет 75% веса переработанной руды.

2) Способ Горней (Hornsey) основан также на прямом восстановлении углеродом окислов железа руды. По этому способу процесс происходит в печи, представляющей собой систему 3-х вращающихся барабанов (железных, футерованных изнутри), расположенных один над другим. В первый (верхний) барабан загружается только руда, которая здесь нагревается и обжигается горячими газами, выходящими из второго барабана, или сжиганием пылевидного топлива, если газов недостаточно (при бедных рудах). При переходе во второй барабан, где собственно и происходит процесс восстановления, к подогретой руде прибавляют достаточное для восстановления количество угля. Второй барабан, как и печь Bureau of Mines, нагревается при помощи нефтяной форсунки или от специальной топки. Из второго барабана загрузка поступает в третий для охлаждения; затем переходит на магнитный сепаратор для отбора полученного железа. Расход угля около 30% веса сырой руды. Для производства губчатого железа по системе Горней построен завод в Лорейн (Штат Огайо) производительностью в 200—250 т в сутки.

3) Способ инженера Эдвина, основанный на принципе косвенного (окисью углерода) восстановления руды в губчатое железо. Схема установки (фиг. 2) следующая.

Способ инженера Эдвина, основанный на принципе косвенного (окисью углерода) восстановления руды в губчатое железо

Сырая руда поступает в дробилку 1, затем в шаровую мельницу 2, где измельчается до размеров горошины. Измельченная руда затем поступает в печь 3 для подогрева и обжига при температуре 800—850° и далее во вращающуюся печь 4, где подвергается восстановлению. По окончании процесса восстановления полученный продукт при помощи охлаждаемого транспортера (шнека) 5 передается для измельчения на вторую шаровую мельницу 6, а затем поступает на магнитный сепаратор 7 для разделения на железо, поступающее в пресс 8, промежуточный продукт, содержащий еще некоторое количество железа, и отвалы (пустая порода). Циркуляция газа происходит след. обр.: из газохранилища (газгольдера) I газ через газомер III вентилятором IV нагнетается в подогреватель II, где он подогревается за счет теплоты газов, выходящих из вращающейся печи 4. Из подогревателя газ поступает в специальную электрическую печь V, в которую вводится из резервуаров VI нефть. Образующиеся нефтяные пары в смеси с газом проводятся далее в газогенераторе VII через слои кокса и извести и направляются в печь VIII (4), в которой и происходит сам процесс восстановления. Из печи газ поступает в газоподогреватель IX, а затем после промывки в скруббере X, очистки в специальном дезинтеграторе XI, поступает в газгольдер I. Избыток газа из газгольдера поступает как горючее в обжигательную печь 3. Печь V, а также слой кокса в газогенераторе, служат для перевода (восстановления) СО2, содержащейся в газе, в СО. По способу Эдвина действует установка для получения губчатого железа из дундерландедальских руд в Норвегии. Получаемое здесь губчатое железо отличается чистотой и идет на изготовление высоких сортов железа и сталей.

Кроме приведенных методов получения губчатого железа, в технической литературе описан еще ряд других; в последнее время предложены комбинированные установки, в которых губчатое железо, получаемое в шахтных или вращающихся печах, поступает непосредственно как в пламенные, так и в электрические печи для переработки на сталь или железо. Губчатое железо, кроме передела на специальные (нержавеющие, кислотоупорные) сорта стали и железа, в последнее время идет для осаждения меди и других цветных металлов из растворов их солей.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 6 - 1929 г.