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| 關(guān)于直接還原一百年來的進(jìn)展 |
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鞏義市三誼重工機(jī)械制造廠http://m.nckong.cn直接還原作為代替常規(guī)的生產(chǎn)鋼鐵的方鏜五艇在發(fā)展中國家也不是新的設(shè)想。
坷威廉·西門斯(Wllllam Sicmens)玨奠黜直接從鐵礦石煉鋼。（在此12年前西門斷設(shè)計(jì)丁****個(gè)平爐，10年以后他叉介紹丁電弧熔煉）。他在回轉(zhuǎn)窯中對(duì)粉礦和燃料的凝舍科進(jìn)行了還原。由回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的海綿銑通過下面的耐火材料導(dǎo)管投入煉鋼爐膛上的鐵水熔池。1873年在美國鋼鐵學(xué)會(huì)報(bào)告了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。西門斯希望，由于有關(guān)燃科經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約勞動(dòng)力和生產(chǎn)材料的質(zhì)量方面有巨大的實(shí)際利益，直接煉鋼方法是可以實(shí)現(xiàn)的·
在發(fā)表達(dá)一結(jié)果后的四年間，西門斯建設(shè)和操作丁蘭個(gè)水平式直接還原回轉(zhuǎn)窯。然而，在1877年他放棄了這一工程，因?yàn)樯a(chǎn)出的庠銑的成本太高，并且成分的變化很大。西門斯使用的原料是從北安普敦州（英國）*來前，來自碾料中的硫和磷，帶來了嚴(yán)重的質(zhì)量問題（西門斯的爐子就建在這兒）。西門斯認(rèn)為，在裝置中只使用富礦和純凈的燃料就可以避免質(zhì)量問題.
西門斯試圖借助爐子中鐵礦石的氧和碳含量隨著溫度增高的變化霄，對(duì)直接還原的物理特征作了解釋。在常規(guī)的鋼鐵冶煉方法中，礦石是進(jìn)到高爐護(hù)身中被加熱和熔化。在約ios0℃，氧化物約被解吸出碾始氧含量30%W#t。溫度達(dá)到I550-C時(shí)，原來加^高爐中的原料完全在爐膪中熔化。熔體分為髓層，在鐵水的上面是液體渣，而在鐵水中被還原的元素有碳，錳、硅，硫和礴，氧化物（知氧化鈣，二氧化硅、三氧化二鋁，硫、錳及某些鐵的氧化物）被熔解在渣中。從爐子中放出的鐵水含鐵90-95%，含碳3·5-4.3%。鐵水準(zhǔn)備在煉錒護(hù)中進(jìn)行精煉，在熔煉中除了除去十分之幾吸收碳外，井把從礦石和燃料中轉(zhuǎn)移來的雜質(zhì)降低到容許的含量。
西門新希望，使鐵礦石一直處在固體狀態(tài)，而能完壘除去氧。認(rèn)識(shí)到生成的海綿鐵將含有原有物料中的所有脈石（礦石中的巖石成分）和雜質(zhì)，他計(jì)劃使用極高品位的鐵礦石。在把得到的直接還原產(chǎn)物進(jìn)行加工處理成棒鐵時(shí)，西門斯大概有意在直接還原后的物料中加入少量的碳和其他物質(zhì)，然后以簡單的方法煉成鋼。
可惜，世界上質(zhì)量完全臺(tái)乎l91世紀(jì)70年代西門斯提出的目標(biāo)的礦石資源不多。大約50年后在瑞典才知道有較富的礦石存在，加上與廉價(jià)的電力相結(jié)臺(tái)，對(duì)于直接還原重新出現(xiàn)的興趣，提供r有利的條件。在20世紀(jì)20年代發(fā)明了威伯格法(Wib。珥)和赫加內(nèi)斯(HoSanas)琺兩種方法，現(xiàn)在仍然適合于生產(chǎn)少量的鐵粉，_趺粉在高壓下可以成形為復(fù)雜形狀的小零件。然而，瑞典的經(jīng)驗(yàn)表明，要宴現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的煉鋼，必須熔煉直接還原得到的海綿鐵，以便在精煉中除去脈石。由于這一熔煉階段所帶來的附加成本，一直影響丁對(duì)直接還原的更廣泛的若趣，從那時(shí)起大約有25年之久．
在i9so生左右，由于確立了電爐作為一種主要的煉鋼方法，使直接還原的地位有了突破。電爐法不同于酸性轉(zhuǎn)爐法、平爐法和頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐法。酸性轉(zhuǎn)爐法是l870-191Q年期間的主要煉鋼法I在1910年后，平妒煉錒法一直保持了50年的****地位，而現(xiàn)在，在工業(yè)中主要的煉鋼方法是頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐法。過后兩種方法的作業(yè)較好，可咀用大容量爐子的鐵水，分兩步把鐵礦石煉成鋼，但是，電爐在應(yīng)用少量固體廢鋼加料方面，是理想的。
在1950年，世界范圍內(nèi)錒的需要量比強(qiáng)舶的有顯著增加，鋼鐵工業(yè)正在尋找新的更好的原料來源，并探索改善技術(shù)方法。鋼產(chǎn)量確實(shí)在增加11950年世界的鋼產(chǎn)量是19000萬噸，較近幾年達(dá)到65000萬噸。直接還原和電爐熔煉相結(jié)臺(tái)顯示出了選到上述兩個(gè)目標(biāo)的可能性。從195Q年至1975年聞，鋼鐵工業(yè)研究了大約iOO種直接還原方案。其中大鯫有l(wèi)2種方法經(jīng)過大力研究，并且在半工業(yè)試驗(yàn)階段進(jìn)行了試運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)在有些方法也得到工業(yè)應(yīng)用，而有幾個(gè)工廠按照另外的設(shè)計(jì)，正在建設(shè)中。
在任何一個(gè)直接還原方法中，鐵礦石轉(zhuǎn)變?yōu)楹＞d鐵，都是由下述除去礦石中氧化鐵的氧的反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，在這一反應(yīng)中是使氧與氣體（氫或一氧化碳）或與固態(tài)碳化臺(tái)。按照使用的還原劑的不同，可以叫做氣體直接還原法或者固體直接還原法。
一般，直接還原鐵不是較后的產(chǎn)品。它足一種****的鐵礦石，可以把它看做預(yù)還原產(chǎn)品，可以進(jìn)一步冶煉成鐵或鋼。其預(yù)還原度可用金屬鐵產(chǎn)品的含量與產(chǎn)品的總鐵量之比來度量，這一比值用百分?jǐn)?shù)表示，稱之為金艟化率。
氣體還原的機(jī)理可以用小球團(tuán)加咀說明，球團(tuán)的核心是赤鐵礦，周圍是磁鐵礦，更外一層是維氏體殼(FeO)，較后的多孔外表面是鐵。很容易使還原氣穿過外層達(dá)到粒子的赤鐵礦核心，然后又從核心向外擴(kuò)敬。在這三個(gè)界面間產(chǎn)生反應(yīng)的較終結(jié)果是，直接向外連鎖排出氧，除去水蒸氣或=氧化碳，而較后的產(chǎn)品是還原鐵。每一十界面的化學(xué)交換過程都相似，就維氏體與一氧化碳的反應(yīng)而言，其反應(yīng)是Fe0十CO_Fe+CO.氧化軼用固體碳還原好過程包括兩個(gè)反應(yīng)： Fe.0.十3C-_2Fe十3CO
Fez0.+ 1.5C+2Fe+1·sCO,
一般兩個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。兩個(gè)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，即反應(yīng)時(shí)都要吸收熱量。與生成二氧化碳的反應(yīng)相比，生成一氧化碳的那個(gè)反應(yīng)需要二信的煤(3C與i.sC相比較)。因而，這后一反應(yīng)對(duì)甩犀體還原劑的直接還原是有利的。因?yàn)�，平衡狀態(tài)限制丁二氧化碳和一氧化碳混合氣中的一氧化碳的量，所以，從以二氧化碳和一氧化碳含量不同的煤為基礎(chǔ)的直接還原過程中得到的氣體產(chǎn)物以及相應(yīng)的能量消耗量是不相同的。
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