حديد اسفنجي: خاصية ، طرق الحصول عليها ، التطبيق

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يتم الحصول على الحديد الإسفنجي عن طريق تقليل المركزات أو خامات الحديد عالية الجودة في ظل ظروف التعرض لدرجات حرارة منخفضة نسبيًا - أقل من 1100 درجة مئوية. مثل هذه العمليات تستبعد صهر الخام وتلبيده.

التاريخ

لقد ثبت منذ وقت طويل أنه من الممكن الحصول على الحديد من الركاز على الفور. في ظل ظروف المختبر ، هذه العملية سهلة التنفيذ. نتيجة لذلك ، واجه علماء المعادن مهمة إنشاء طرق تكنولوجية لاستخراج الحديد في الأحجام الصناعية مباشرة من الخام. الآن تم العثور على مثل هذه الأساليب وإدخالها في الإنتاج.

يسمى الحديد الذي يتم الحصول عليه مباشرة من الخام الإسفنجي. وطرق الاسترجاع غير مؤلمة أو طرق استرجاع مباشرة.

تم إجراء التجارب الأولى في الحصول على الحديد الإسفنجي دون استخدام فرن الصهر في الاتحاد السوفيتي في الخمسينيات من القرن الماضي.

تم إدخال أول إنتاج لهذا المعدن في الصناعة في السبعينيات. اختلفت الطرق التكنولوجية الأولى لإنتاج الحديد الإسفنجي دون استخدام فرن صهر اختلافًا كبيرًا.أداء. المنتج الناتج يحتوي على مجموعة متنوعة من الشوائب.

أعطى الغاز الطبيعي دفعة جديدة لهذا الإنتاج. في الثمانينيات من القرن العشرين ، بدأ استخدامه على نطاق واسع في التعدين وإنتاج المعادن. ثم وجد أنه مثالي لتنفيذ الاختزال المباشر للحديد من الركاز. علاوة على ذلك ، بدأ استخدام الغازات غير الطبيعية الأخرى على نطاق واسع (الغاز المصاحب من إنتاج النفط ، وكسور الغاز أثناء تغويز أنواع الفحم المختلفة ، وما إلى ذلك).

أدى تحسين العمليات التكنولوجية وإدخالها في التسعينيات إلى حقيقة أن كثافة الطاقة والتكاليف الرأسمالية للتخفيض المباشر للحديد قد انخفضت بشكل ملحوظ. بدأت زيادة كبيرة في إنتاج الحديد غير القابل للانفجار.

الإنتاج المباشر غير الميداني للحديد الإسفنجي - العمليات التي يتم فيها استرداد المعدن من الخام بمساعدة الغازات والكربون الصلب. وأيضًا معًا - الكربون الصلب والغاز. يتم إجراؤه عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية. في الوقت نفسه ، لا يتم إحضار الصخور الطبيعية إلى الخبث ، ولا يتم استعادة الشوائب الموجودة فيها ، ونتيجة لذلك يكون المعدن نقيًا بدرجة كافية. يسمي الخبراء هذه العملية ومصطلحات أخرى:

• انتاج مباشر من الحديد الاسفنجي
• تعدين خالية من فحم الكوك ؛
• تعدين غير مؤلم ؛
• المعدنة الجزئية للخامات

حاليًا ، تُمارس طرق تعدين المعادن بهذه الطرق على نطاق صناعي في روسيا والصين والسويد وألمانيا وبريطانيا العظمى والنرويج ودول أخرى.

جميع الطرق المعروفة مقسمة إلى مجموعتين:

• يتكون الحديد عندما يتعرض الخام لعامل اختزال غازي ؛
• تحت تأثير عامل اختزال صلب على خام الحديد.

تم تسجيل براءة اختراع طرق لإنتاج الحديد الإسفنجي باستخدام طريقة غير مؤلم لما يقرب من خمسمائة.

استعادة الحديد بمادة غازية

يستخدم الهيدروجين وأول أكسيد الكربون للاختزال الغازي. عادة ، يتم استخدام طريقة عند سحق خام الحديد وتسخينه إلى 850 درجة ، متبوعًا بالتحميص. ثم يتم إرسالها إلى فرن الأنبوب الدوار. هناك ، يتم تقليل المعدن تحت تأثير الغازات المختزلة التي تتحرك نحو كتلة الخام. قبل مغادرة الفرن ، يدخل وعاء التبريد. ثم يتم طحن المنتج النهائي باستخدام مطحنة الكرة

بعد ذلك ، تمر الكتلة عبر فاصل مغناطيسي خاص. يتم فرز الحديد بواسطة الفاصل ثم يتم وضعه تحت الضغط ، مما يشكل الحديد الإسفنجي إلى قوالب.

الحصول على الحديد بواسطة عامل اختزال صلب

إذا كان الإنتاج يستخدم تقنية إنتاج الحديد الإسفنجي بالاختزال الصلب ، فإن هذه الطريقة تتضمن العمليات التالية:

• خام سحق وطحن ؛
• لتحقيق تركيز عالٍ من الحديد ، لا يزيد عن 3 ٪ من الشوائب ، يتم إجراء التخصيب المغناطيسي ؛
• الخام المخصب ممزوج بالوقود العضوي الذي يشمل نشارة الخشب وغيرها من المواد العضوية المماثلةالهياكل ؛
• إنشاء الكتلة الناتجة من قوالب ، متبوعة بنقلها إلى الفرن للحرق.

استرداد الحديد يحدث بسبب احتراق الكربون الموجود في قوالب.

الحديد الإسفنجي الذي تم الحصول عليه ، سواء في الاختزال الصلب أو الغازي ، يتم إرساله لاحقًا إلى المعالجة القياسية للحصول على الفولاذ.

تتم إعادة الصهر عادة في الأفران الكهربائية ، بينما يتم إدخال الكمية المطلوبة من الكربون والشوائب الأخرى في المعدن.

تصنيف العمليات

يصنف أخصائيو المعادن عمليات إنتاج الحديد في أفران الصهر وفقًا لنوع المنتج النهائي ، وهي:

• إنتاج المواد للفرن العالي مع المعدن الجزئي (من 30 إلى 50 في المائة) ؛
• إنتاج الحديد الإسفنجي ، وهو منتج صلب ، ومعدن للغاية (من 85 إلى 95 في المائة) ، للمعالجة اللاحقة إلى الفولاذ ؛
• إنتاج الحديد الزهر ، المنتجات البلاستيكية الممعدنة ؛
• إنتاج الحديد شبه النهائي أو السائل لمزيد من عمليات الصهر.

منتجات الاستعادة المباشرة

أربعة أنواع تصنف عمومًا على أنها منتجات تقليل الحديد المباشر:

• إسفنجي ؛
• شحنة ممعدنة ؛
• مبهرج ؛
• الحديد الزهر أو الكربون وسيط.

حديد إسفنجي

يتم الحصول عليها نتيجة العمليات عند حدوث اختزال للمعادن دون ذوبان ، عند درجة حرارة أقل من 1000-1200 درجة مئوية. الإجراءمن المواد الخام الأولية ، حديد إسفنجي صلب - هياكل مسامية ، أو كريات. في بعض الحالات ، يكون مسحوقًا معدنيًا. عندما يتميز هذا المعدن أيضًا بحقيقة أنه يتمتع بمسامية عالية إلى حد ما (على شكل إسفنجة) نظرًا لحقيقة أنه أثناء الترميم ، خضعت الخصائص الحجمية للمادة الخام لتغييرات طفيفة.

السطح المسامي لهذا الحديد يؤدي إلى درجة عالية من الأكسدة أثناء التخزين والنقل ، عند تعرضه لبيئة غير مواتية (رطوبة عالية).

التركيبة الكيميائية لهذا المعدن تدين بتكوينها إلى المادة الخام الأصلية (خام). بالمقارنة مع الخردة ، فإن الحديد الإسفنجي أكثر نظافة. يحتوي على حد أدنى من شوائب المعادن الأخرى.

كما يتميز الحديد الاسفنجي المتحصل عليه بالاختزال المباشر بوجود صخور قاحلة فيه. نظرًا لحقيقة أن المادة المصدر غنية بالمركزات والخامات ، فإنها لا تخضع لتنقية إضافية. ونتيجة لذلك ، يحتوي الحديد على جميع محتويات مخلفات الصخور من الخام الأصلي.

وجد الحديد الإسفنجي طريقه إلى صناعة الفولاذ وصناعة مسحوق الحديد وكربنة النحاس.

شحنة ممعدنة

يسمى الحديد المختزل جزئيًا الشحنة المعدنية. يتم استخدامه لتبريد عملية الصهر ، وكذلك للصهر اللاحق في أفران الصهر. مستوى استعادة الشحنة الممعدنة أقل من 80٪. الحديد الإسفنجي أنظف بدرجة كبيرةتعافيه أكثر من 90٪

صراخ الحديد

يتم إنتاج الحديد الساخن الخالي من اللعنات في أفران دوارة أنبوبية. تتراوح درجة حرارة الانتعاش من 1100 إلى 1200 درجة مئوية. هذا المنتج عبارة عن جزيئات معدنية صغيرة فيها شوائب الخبث. حجم الخبث في الحديد الزهر مرتفع ، حوالي 10-20 بالمائة. يتميز هذا الحديد بشوائب كبيرة من الكبريت والفوسفور.

تطبيق kritsu لإعادة الصهر لاحقًا في الأفران العالية. تستخدم التقنيات المنفصلة هذا المنتج في صناعة الفولاذ في الأفران الكهربائية.

وسيط الكربون أو الحديد الزهر

يتم إنتاج هذه المنتجات عن طريق تقنية استعادة الوقود الصلب. وفقًا لخصائصها ، فهي تشبه تلك المصهورة في الأفران العالية. ما هو أكثر من ذلك ، في بعض الأحيان يتم الحصول على شبه الكربون أو الحديد الزهر مع كمية أقل بكثير من المواد الغريبة.

يتم إجراء مزيد من العمل مع هذه المواد للحصول على الفولاذ بالطرق التقليدية.