Ferro spugna: proprietà, modalità di ottenimento, applicazione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Il ferro spugnoso si ottiene riducendo concentrati o minerali di ferro di alta qualità in condizioni di esposizione a temperature relativamente basse - inferiori a 1100 gradi Celsius. Tali processi escludono la fusione del minerale e la sua sinterizzazione.

Cronologia

È stato dimostrato molto tempo fa che è possibile ottenere subito ferro dal minerale. In condizioni di laboratorio, questo processo è facile da implementare. Di conseguenza, i metallurgisti hanno dovuto affrontare il compito di creare metodi tecnologici per estrarre il ferro in volumi industriali direttamente dal minerale. Ora tali metodi sono stati trovati e introdotti in produzione.

Il ferro ottenuto direttamente dal minerale è chiamato spugnoso. E i metodi di recupero sono metodi senza dominio o di ripristino diretto.

I primi esperimenti per ottenere ferro spugnoso senza l'uso della fusione in altoforno in Unione Sovietica furono intrapresi negli anni '50 del secolo scorso.

La prima produzione di questo metallo è stata introdotta nell'industria negli anni '70. I primi metodi tecnologici per produrre spugna di ferro senza l'uso di un altoforno differivano in modo insignificante.prestazione. Il prodotto risultante conteneva un'ampia varietà di impurità.

Il gas naturale ha dato nuovo slancio a questa produzione. Negli anni '80 del XX secolo iniziò ad essere ampiamente utilizzato nella produzione mineraria e metallurgica. Quindi si è scoperto che è l'ideale per l'attuazione della riduzione diretta del ferro dal minerale. Inoltre, hanno iniziato a essere ampiamente utilizzati anche altri gas non naturali (gas associato alla produzione di petrolio, frazioni di gas durante la gassificazione di vari carboni, ecc.).

Il miglioramento dei processi tecnologici e la loro introduzione negli anni '90 ha portato al fatto che l'intensità energetica ei costi di capitale della riduzione diretta del ferro sono diminuiti in modo significativo. È iniziato un aumento significativo della produzione di ghisa non da granigliatura.

Produzione diretta non di dominio di ferro spugnoso - processi quando il metallo viene recuperato dal minerale con l'aiuto di gas, carbonio solido. E anche insieme: carbone solido e gas. Si effettua ad una temperatura di circa 1000 gradi Celsius. Allo stesso tempo, la roccia naturale non viene portata alla scoria, le impurità in essa contenute non vengono ripristinate, per cui il metallo è sufficientemente puro. Gli esperti chiamano questo processo e altri termini:

• produzione diretta di spugna di ferro;
• metallurgia senza coke;
• metallurgia senza dominio;
• metallizzazione parziale del minerale.

Attualmente, i metodi di estrazione dei metalli con tali metodi su scala industriale sono praticati in Russia, Cina, Svezia, Germania, Gran Bretagna, Norvegia e altri paesi.

Tutti i metodi conosciuti sono divisi in due gruppi:

• il ferro si forma quando il minerale viene esposto a un agente riducente gassoso;
• sotto l'influenza di un agente riducente solido sul minerale di ferro.

Metodi per la produzione di ferro spugna utilizzando un metodo senza dominio sono stati brevettati per quasi cinquecento.

Recupero del ferro con una sostanza gassosa

L'idrogeno e il monossido di carbonio vengono utilizzati per la riduzione gassosa. Di solito, viene utilizzato un metodo quando il minerale di ferro viene frantumato e riscaldato a 850 gradi, seguito dalla tostatura. Quindi viene inviato a un forno tubolare rotante. Lì, il metallo viene ridotto sotto l'influenza dei gas riducenti che si muovono verso la massa del minerale. Prima di lasciare il forno, entra nel contenitore di raffreddamento. Il prodotto finale viene quindi macinato utilizzando un mulino a sfere.

Successivamente, la massa passa attraverso uno speciale separatore magnetico. Il ferro selezionato dal separatore passa quindi sotto la pressa, che forma il ferro spugna in bricchette.

Ottenere ferro da un agente riducente solido

Se la produzione utilizza la tecnologia di produzione di ferro spugnoso mediante riduzione solida, questo metodo prevede le seguenti operazioni:

• frantumare e macinare il minerale;
• per ottenere un'elevata concentrazione di ferro, non superiore al 3% di ganga, viene effettuato l'arricchimento magnetico;
• il minerale arricchito viene miscelato con combustibile organico, che include segatura e altri organici similistrutture;
• creazione della massa risultante di bricchetti, seguita dal loro trasferimento al forno per la cottura.

Il recupero del ferro avviene a causa della combustione del carbonio contenuto nei bricchetti.

La spugna di ferro ottenuta, sia in riduzione solida che gassosa, viene successivamente inviata alla lavorazione standard per ottenere l'acciaio.

La rifusione viene solitamente eseguita in forni elettrici, mentre la quantità necessaria di carbonio e altre impurità viene introdotta nel metallo.

Classificazione dei processi

I metallurgisti classificano i processi di produzione del ferro d' altoforno in base al tipo di prodotto finale, ovvero:

• produzione di materiali per altoforno con metallizzazione parziale (dal 30 al 50 percento);
• produzione di ferro spugnoso, un prodotto solido, altamente metallizzato (dall'85 al 95 percento), per la successiva trasformazione in acciaio;
• produzione di ferro bloomery, prodotto plastico metallizzato;
• produzione di semilavorati o ferro liquido per ulteriore processo di fusione.

Prodotti di ripristino diretto

Quattro tipi sono comunemente classificati come prodotti per la riduzione diretta del ferro:

• spugnoso;
• carica metallizzata;
• appariscente;
• intermedio in ghisa o carbonio.

Ferro spugnoso

Si ottiene a seguito di processi in cui la riduzione dei metalli avviene senza fusione, ad una temperatura inferiore a 1000-1200 gradi Celsius. procedendoda quella che era la materia prima iniziale, solida spugna di ferro - strutture porose o pellet. In alcuni casi, è una polvere di metallo. Quando questo metallo si caratterizza anche per il fatto di avere una porosità abbastanza elevata (a forma di spugna) dovuta al fatto che durante il restauro le caratteristiche volumetriche della materia prima hanno subito lievi modifiche.

La superficie porosa di tale ferro porta ad un elevato grado di ossidazione durante lo stoccaggio e il trasporto, se esposto ad un ambiente sfavorevole (elevata umidità).

La composizione chimica di questo metallo deve la sua composizione alla materia prima originale (minerale). Rispetto ai rottami, la spugna di ferro è più pulita. Ha una presenza minima di impurità di altri metalli.

Inoltre, la spugna di ferro ottenuta per riduzione diretta si distingue anche per la presenza di rocce aride al suo interno. A causa del fatto che il materiale di partenza è ricco di concentrati e minerali, non è soggetto a ulteriore purificazione. Di conseguenza, il ferro contiene tutte le inclusioni della roccia di scarto del minerale originale.

Il ferro spugnoso ha trovato la sua strada nella produzione dell'acciaio, nella produzione di polvere di ferro e nella cementazione del rame.

Carica metallizzata

Il ferro parzialmente ridotto è chiamato carica metallizzata. Viene utilizzato per raffreddare il processo di fusione, nonché per la successiva fusione negli altiforni. Il livello di recupero della carica metallizzata è inferiore all'80%. La spugna di ferro è molto più pulita, gradoil suo recupero è superiore al 90%.

Grida di ferro

Il ferro caldo senza dannazione viene prodotto in forni rotanti tubolari. La sua temperatura di recupero varia da 1100 a 1200 gradi Celsius. Questo prodotto è una piccola particella metallica in cui sono presenti impurità di scorie. Il volume di scorie nel ferro da fiore è alto, circa il 10-20 percento. Questo ferro è caratterizzato da significative impurità di zolfo e fosforo.

Applica kritsu per la successiva rifusione negli altiforni. Tecnologie separate utilizzano questo prodotto nella produzione di acciaio nei forni elettrici.

Intermedio in carbonio o ghisa

Questi prodotti sono prodotti dalla tecnologia di recupero del combustibile solido. Per le loro caratteristiche sono simili a quelli fusi negli altiforni. Inoltre, a volte si ottengono semicarbonio o ghisa con molto meno corpi estranei.

Ulteriori lavori con questi materiali per ottenere l'acciaio vengono eseguiti in modo tradizionale.