И его оксидом

Кокс. Получают коксованием нефти и ее продуктов, углей или пеков. Является сильным восстановителем. Содержит 93-98 % углерода и до 3% водорода в виде углеводородов. Нежелательные примеси: S – (2-4%), золы (0,5-1%).

Термоштыб – мелкие отходы при производстве термоантрацита. Содержит 75-80% углерода, до 10-15 % золы, до 3-3,5 % серы, до 5% летучих, до 0,5% влаги (после сушки).

Древесный уголь получают при сжигании древесины с недостатком воздуха, чаще нефтяного кокса. Содержит >80% углерода, серы – до 0,02%, зольного остатка до 4,5%, летучих 17-20 % и влаги 3-5%.

Сажа (ламповая, газовая, печная). Ламповую сажу приготавливают сжиганием при 1200 °С жидких нефтепродуктов в фитильных горелках-лампах в камерах с недостатком воздуха. Образующаяся копоть (сажа) осаждается на более холодных движущихся металлических поверхностях. Собранную ламповую сажу упаковывают в плотные четырехслойные бумажные мешки. в которых она транспортируется потребителям. Содержит - углерод – более 95,5%, сера и влаги – до 0,4%-0,5%, зольность – до 0,1%.

Восстановление оксидом углерода проводится при температуре выше 1000°С на основе адсорбционо-каталитического механизма:

3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂ +48.3 кДж; (2.4)

x Fe₃O₄ + CO = 3 Fe_xO + CO₂ -21.84 кДж; (2.5)

Fe_xO +CO = xFe + CO₂ +10.32 кДж; (2.6)

Fe₃O₄ + 4CO = 3Fe +4 CO₂ +17.22 кДж. (2.7)

Реакции 2,6 и 2.7 возможны лишь при высокой концентрации СО. Легче всего протекают реакция 2.4., а 2.5 возможна лишь при температурах ниже 572 °С. Газификация углерода происходит по реакциям

С+О₂ = СО₂

СО₂ +С=2СО

с увеличением Т содержание СО₂ снижается

Основной промышленный метод – метод фирмы «Хёганес» (1911г). Аналогичный процесс осуществлен на Сулинском мет. заводе. Сырьем является суперконцентрат (обогащенная руда, содержание Fe более 71%), по технологии Сулинского – окалины кипящих марок стали.

Восстановитель – термоштыб + известняк (связывает S термоштыба).

1) Приготовление шихты – окалины 60-65%, термоштыба 30%, известняк 6-7%. Шихту загружают в капсели (диаметром 350 мм высотой 1500 мм из карбида кремния) не смешивающими слоями.

2) Капсели по 16 шт. помещают на вагонетки, которые подаются в туннельную печь длиной 120 м для восстановления.

3) Восстановление. Температура печи 1200-1250 ºС, внутри капселя 1150-1180 ºС, общая длительность процесса τобщ. = 89 часов, в том числе охлаждение до 100°С 25 ч. τв горячей зоне = 44 часа.

4) Извлечение губчатого Fe из капселя. Дробление и измельчение.

Недостатки:

- локальные условия в каждом капселе;

- длительность процесса.

Достоинства: получают порошок с хорошими технологическими свойствами (хорошая прессуемость и формуемость, низкая насыпная плотность).

Перспективно использовать в качестве восстановителя сажистое железо (Fe с высоким содержанием С до 20-30%).

Комбинированное восстановление.

Твердым восстановителем удаляется 60% кислорода. Характеризуется пониженным содержанием С (,0,1 %) и кислорода, ускорением процесса за счет повышенной газопроницаемости шихты и регенерации газов-восстановителей.

Суть метода: Fe содержащее сырье смешивают с твердым восстановителем (сажа, древесный уголь, графит) и восстанавливают эту смесь в потоке технич. Н2 (конвертированный природный газ, 75 % Н₂ + 24 % СО).

На БЗПМ брикеты (окалина – 76,8%, сажа – 7,4 %, пек – 8,4%, железный порошок – 7,4%) в поддонах восстанавливают в горизонтальных двухмуфельных печах с газовым обогревом при 1100 - 1150 °С в течение 8 часов. Выбивают губку, дробят и размалывают, магнитная сепарация, рассев, усреднение и упаковка.

На ДАЗе брикетированную шихту восстанавливают в вертикальных муфельных печах непрерывного действия.

Компоненты шихты: окалина – 75-80%, древесный уголь – 6-7%, каменноугольный пек – 6-7 %, возвратный железный порошок – до 10%.

Все исходные шихтовые компоненты перемешивают при 100-110 °С в течение 45-55 минут. Шихту брикетируют, загружают в перфорированные стаканы (по 110-115 кг в каждый), которые помещают в вертикальную 2-х или 4-х муфельную печь. Температура печи – 1100-1150 °С. Общее время процесса – 9-10 часов. После охлаждения в холодильнике печи до 60-80 °С губчатое железо измельчают, рассевают, упаковывают.

Недостатки:

- трудность достижения равномерного распределения тв. восстановителя, т.к. плотность окалины и плотность восстановителя разные. - экологически грязное производство.