Спосіб виробництва металізованого заліза

1. Спосіб виробництва металізованого заліза шляхом нагрівання, відновлення і плавлення суміші вихідних матеріалів, що включає в себе вуглецевмісні відновлювальні агенти, порідні домішки і речовину, яка містить оксид заліза, який відрізняється тим, що вміст порідних домішок, присутніх в суміші вихідних матеріалів, регулюють шляхом коректування складу суміші вихідних матеріалів так, щоб отримати оптимум рідкої фази шлаку в умовах заданої температури розплавлення або області визначеної робочої температури. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що вуглецевмісні відновлювальні агенти, присутні в рідкому шлаку, підтримують в кількості, достатній для прискорення навуглецювання твердого металізованого заліза для зниження температури плавлення твердого металізованого заліза. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що при навуглецюванні концентрацію вуглецю в металізованому залізі доводять до рівня від 0,5 до 4,3 мас.%, а температуру плавлення навуглецьованого металізованого заліза доводять до рівня від 1147 до 1500°С. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при одержанні суміші вихідних матеріалів температуру виробленого шлаку і рідку фазу визначають заздалегідь, виходячи зі складу шлакоутворюваль 2 (19) 1 3 Даний винахід відноситься до удосконалення способу виробництва металевого заліза шляхом нагрівання і відновлення джерела оксиду заліза, наприклад, залізняку, за допомогою вуглецьвмісних поновлюючих агентів, таких як кокс, і до способу, поліпшеного з метою проведення ефективного відновлення оксиду заліза до металевого заліза простою обробкою, ефективного відділення виробленого металевого заліза від шлакоутворювального компонента, змішаного із залізняком, або тому подібного матеріалу, такого як компонент порідної домішки, для виробництва часток металевого заліза високої чистоти з високим виходом. За останній час були проведені численні дослідження, що стосуються прямого способу виробництва заліза, що включає в себе утворення суміші початкових матеріалів (початкової сировини), що містить джерело оксиду заліза (таке, як залізняк) і вуглецьвмісні поновлюючі агенти (такі, як кокс), нагрівання першого для того, щоб відновити оксид заліза в джерелі оксиду заліза за допомогою вуглецьвмісних поновлюючих агентів, і відділення виробленого металевого заліза від побічного шлакового компонента з отриманням металевого заліза. Дані заявники вже давно вивчали такого роду способи прямого виробництва (прямого відновлення) заліза, і описаний нижче спосіб був результатом цілого ряду досліджень і удосконалень. Даний спосіб включає в себе - в процесі виробництва металевого заліза шляхом нагрівання і відновлення оксиду заліза пресованими вуглецьвмісними поновлюючими агентами - відновлення при нагріванні оксиду заліза в твердому стані для отримання і нарощування шара металевого заліза, продовження твердофазного відновлення доти, поки оксид заліза не буде, по суті, бути присутнім всередині і, крім того, продовження нагрівання для випуску виробленого шлаку з шара металевого заліза, а потім відділення металевого заліза від шлаку. При виконанні вищезгаданого способу частина шара металевого заліза може бути розплавленою для того, щоб розплав міг витікати з шара металевого заліза. В той же час, для плавлення частини або всього шара металевого заліза вуглець, що походить з вуглецьвмісних поновлюючих агентів і присутній в шарі металевого заліза, може розчинятися (розчин) в металевому залізі (це явище іноді називають «навуглецювання»), таким чином, знижуючи точку плавлення шара металевого заліза. Металеве залізо високої чистоти, отримане вищезгаданим способом, і вироблений шлак охолоджують і піддають затвердінню, щоб роздрібнити шлак, і частки металевого заліза, що затверділи піддають сортуванню за допомогою магнітної сепарації або просіювання, або металеве залізо відділяють від шлаку за допомогою нагрівання і плавлення завдяки різниці в питомій вазі, таким чином сприяючи отриманню матеріалу, що має високу чистоту понад 95мас.%, або понад 98мас.%. Крім того, описаний винахід пропонує спосіб проведення відновлення оксиду заліза в твердому стані, за допомогою якого можна знизити кількість розплав 74565 4 леного FeO у виробленому шлаку наскільки можливо, і в якому ерозія і/або корозія вогнетривів діючої печі, викликана розплавленим оксидом заліза FeO, навряд чи має місце, тому вищезгаданий спосіб можна розглядати з практичної точки зору як такий, що зберігає обладнання. Серед згаданих вище способів спосіб охолоджування і затвердіння виробленого металевого заліза і виробленого шлаку, дроблення виробленого шлаку і отримання часток металевого заліза за допомогою магнітної сепарації або просіювання є, мабуть, відповідним способом для застосування в промисловому масштабі в порівнянні зі способом відділення заліза і шлаку після плавлення на основі різниці в питомій вазі. Тобто в способі плавлення і розділення необхідно проводити нагрів до високої температури для здійснення плавлення, для чого потрібно багато теплової енергії і, крім того, коли розділяють залізо і шлак, частина розплавленого заліза захоплюється в розплавлений шлак у поверхні розділу, що знижує вихід металевого заліза. З іншого боку, в способі виробництва часток металевого заліза шляхом дроблення, магнітної сепарації або просіювання теплової енергії не потрібно і, крім того, розробка безперервної системи розділення відповідно масштабу обладнання, виробляючого залізо, являє собою більш легку задачу, і втрати заліза можуть бути знижені до мінімуму. Описаний вище винахід підкреслює, що на стадії нагрівання і відновлення виробляється шар металевого заліза і в шарі створюється у високій мірі поновлююча атмосфера, тим самим металізування протікає ефективно. Однак згідно з останнім дослідженням було показано, що коли простір, в якому знаходиться пресована початкова сировина, знаходиться в більш сильній поновлюючій атмосфері через велику кількість газу CO, виробленого при згорянні вуглецьвмісного поновлюючого матеріалу, включеного в пресовану початкову сировину, то такий шар металевого заліза не завжди необхідний. З іншого боку, було запропоновано декілька способів регулювання складу виробленого шлаку для прискорення відділення металевого заліза при прямому способі виробництва заліза, описаному вище. Наприклад, існує спосіб, в якому використовують пил від сталеливарного виробництва як джерело оксиду заліза, змішують його з вуглецьвмісним матеріалом (вуглецьвмісні поновлюючі агенти) і додатковим матеріалом (шлакоутоврюючий агент), регулюють склад виробленого шлаку по співвідношенню CaO/SiO2 (основність) в області від 1,4 до 1,6, піддають суміш нагріванню і відновленню при температурі від 1250 до 1350°С для отримання металевого заліза і відділення часток металевого заліза від шлаку, що має низьку точку плавлення із-за FeO, що міститься в ньому. Однак даний спосіб являє собою такий спосіб, в якому використовують пил від сталеливарного виробництва як джерело оксиду заліза, і контроль основності, що застосовується в даному способі, здійснюють під час первинного приготування сировини. У даному способі не стежать за поведін 5 74565 6 кою шлаку, виробленого в процесі нагрівання і практичній реалізації процесу є зниження великої відновлення, тобто за тим, коли вироблений шлак кількості тонко подрібнених твердих поновлюючих починає плавитися з утворенням співіснуючих агентів. А вже потім також бажано, щоб з точки твердої і рідкої фаз і впливає на прискорення відзору економії і конструкції обладнання спосіб був ділення виробленого металевого заліза. Крім того, направлений на зниження пошкодження вогнетрив даному способі шлак, що має низьку точку плаввкого матеріалу поду самим шлаком, так що навіть лення через оксид заліза FeO, що міститься в після охолоджування і затвердіння шлак або меньому, використовують для прискорення відділенталеве залізо не прилипали б на поверхні. ня металевого заліза, однак, такий спосіб із застоІснує інший спосіб регулювання основності суванням розплавленого шлаку, що містить FeO, шлакового компонента в сировині в області від 0,4 стикається в процесі реалізації з багатьма вказадо 1,3, причому регулювання проводять протягом ними нижче проблемами: не менш, ніж 1/3 часу, необхідного для процедури 1) розплавлений шлак, що містить розплавленагрівання і відновлення в поді в області темпераний FeO, значною мірою ушкоджує вогнетривку тур від 1200 до 1350°С, з метою досягнення міри цеглу поду (печі); відновлення оксиду заліза від 40 до 80% і, згодом, 2) розплавлений FeO приводять в контакт з розплавлення відновленої речовини. вуглецьвмісним матеріалом для проведення реакРегуляцію основності, що застосовується в ції відновлення, яка є ендотермічною реакцією, що даному способі, виконують з допомогою обчисробить температурний контроль ускладненим; і лення основності на стадії приготування сировини, 3) оскільки металеве залізо, зроблене за доа також основність визначають, виходячи з припупомогою контактної реакції між розплавленим FeO щення, що всі шлакові компоненти в сировині є в шлаку і вуглецьвмісним матеріалом, розсіюється розплавленими. Однак чи є всі шлакові компонену вигляді тонкої гранульованої фракції в шлаку, то ти розплавленими, залежить від умов роботи (зоквиконання процедури охолоджування і твердіння рема, від температури). Крім того, не розглядають його разом і шлаком після витягання стає надто питання, як динамічна поведінка від початку плавскладним. лення шлаку до плавлення всієї маси через стан Таким чином, бажано ефективно виділити меспівіснування твердої і рідкої фаз впливає на умоталеве залізо при одночасному придушенні освіти ви відділення виробленого металевого заліза і розплавленого FeO в побічному продукті (шлаку). корозію і/або корозію вогнетриву поду. При цьому Крім того, є спосіб, що полягає в завантаженні зовсім не розглядають того факту, що рідка фраксуміші початкових матеріалів, утримуючій тонкоція, присутня в суміші твердої і рідкої співіснуючих подрібнену залізну руду і тверді поновлюючі агенфаз, може регулюватися, або що таким чином моти, в рухомий під, і в проведенні нагрівання і віджна прискорювати плавлення металевого заліза. новлення цієї суміші з отриманням металевого Відносно способів проведення нагрівання, відзаліза, в попередньому розміщенні тонких твердих новлення і плавлення суміші, що містить джерело поновлюючих агентів в поді, в проведенні нагріоксиду заліза і вуглецьвмісні поновлюючі агенти, з вання і відновлення таким чином, що початкову метою промислового виробництва металевого залізну руду вміщують в невелике відділення поду заліза, описаних вище, була зроблена множина без прямого контакту з подом, і в плавленні відноприпущень. Останні з них, що розглядається в вленого заліза в поді, щонайменше, один раз. У зв'язку з відомим рівнем техніки, включаючи все даному способі причина «приміщення в невелике вищезазначене, класифіковані і підсумовані таким відділення» згідно з вжитим в даному тексті термічином: ном полягає в тому, що необхідно перешкодити 1) в процесі нагрівання, відновлення і плаврозплавленій речовині, що містить зроблене шлялення суміші, що містить джерело оксиду заліза і хом нагрівання і відновлення металеве залізо і вуглецьвмісні поновлюючі агенти, з метою промипобічний продукт шлак і що знаходиться в розпласлового виробництва металевого заліза необхідно вленому або прилиплому на поверхню поду стані, створити таку технологію виробництва, за допомокородувати під. Однак для виконання способу, гою якої можна здійснювати плавлення твердого описаного вище, потрібне не тільки складне облаотриманого металевого заліза шляхом ефективноднання, щоб створити невелике відділення або го відновлення при низькій температурі, успішне завантажити сировину в невелике відділення, але, його відділення від побічного продукту шлаку і викрім того, потрібна велика кількість тонкоподрібнетягання металевого заліза високої міри чистоти них твердих поновлюючих речовин, тому, беручи при низькій температурі і з високою ефективністю. до уваги вартість такої сировини, даний спосіб не 2) Для створення вищезазначеної технології треба розглядати як практично застосовний спобажано, щоб навуглецювання твердого металевосіб. Крім того, в даному способі створення невелиго заліза, отриманого нагріванням і відновленням, кого відділення швидше прискорює плавлення і було прискорено з метою ефективного плавлення налипання розплавленої речовини на поверхні заліза при низькій температурі, а успішне віддіподу, що заважає вивантаженню отриманих речолення його від побічного продукту шлаку могло вин. бути виконане ефективно при промисловому Крім того, описаний вище винахід пропонує отриманні металевого заліза високої міри чистоти. заходи по попередженню пошкоджень, засновані Більш того регулювання концентрації вуглецю, яка на припущенні, що розплавлена речовина, отриє важливим чинником для практичного застосумана шляхом нагрівання і відновлення, може навання металевого заліза, було б дуже доцільно нести пошкодження вогнетривкому матеріалу повикористати на практиці при виробництві стали ду. Однак більш важливим чинником при для електропечей і інших матеріалів. 7 74565 8 3) У даній області техніки було запропоновано сировини на стадії його приготування. Точніше, декілька способів регулювання шлакового компоіснує спосіб, в якому співвідношення між темперанента в сировині по основності або подібним чинтурою отриманого шлаку і рідкою фракцією обчисникам, як було детально згадано вище. Всі вони люють заздалегідь до приготування суміші, вихозапропоновані для кінцевого продукту шлаку. Оддячи з складу суміші початкової сировини, і інший нак, якби металеве залізо могло бути розплавлене шлаковий компонент додають до компонентів поі ефективно відділене з використанням необхідної, чаткової сировини, тим самим отримуючи оптимум але мінімальної кількості шлаку без плавлення рідкої фракції шлаку в заздалегідь визначеній обвсього шлаку, що є побічним продуктом на стадії ласті робочої температури; або, крім того, існує нагрівання і відновлення, то шкідливий вплив на спосіб, в якому рідку фракцію регулюють за доповогнетриви поду надалі міг би бути знижений і, могою заданої початкової температури плавлення крім того, це було б сприятливим відносно теплопісля того, як початкова сировина була відновлевої ефективності і збереженні обладнання. на. 4) Добре відомо, що розплавлений FeO в шлаДля досягнення мети даного винаходу з більку сильно впливає на під, ушкоджуючи вогнетрившою ефективністю бажано регулювати рідку фракий матеріал. Для придушення такого пошкодженкцію шлаку під час навуглецювання і плавлення в ня бажано знизити кількість розплавленого FeO в області від 50 до 100мас.%, більш переважно, в отриманому шлаку до можливого найменшого рівобласті від 70 до 100мас.%. Як суміш початкової ня. Якби вдалося досягнути зниження кількості сировини використовують суміш початкової сиророзплавленого FeO, то, відповідно, пошкодження вини без модифікації або її використовують у відподу значною мірою поменшали б, що дозволило повідному спресованому стані. Однак більш переб зменшити механічні або операційні зусилля, неважно, щоб суміш спікалася («агломерувалася») в обхідні для захисту поду. частки сферичної, брикетоподібної або гранулопоДаний винахід був виконаний з урахуванням дібної форми для проведення нагрівання і відновпроблем, вказаних вище. Метою винаходу є стволення. рення способу, за допомогою якого можна подолаЗгідно з даним винаходом рідку фракцію вироти проблеми, які згадані вище в пунктах 1)-4), для бленого шлаку регулюють, тим самим сприяючи ефективного виробництва металевого заліза висорегулюванню міри навуглецювання твердого мекої міри чистоти в умовах стабільної роботи при талевого заліза, що виробляється, внаслідок чого придушенні пошкодження вогнетриву печі до можтакож можна регулювати концентрацію вуглецю у ливого мінімального рівня. виробленому металевому залізі. Крім того, згідно з Спосіб виробництва металевого заліза згідно з даним винаходом металеве залізо, конденсоване даним винаходом є способом нагрівання, віднов(злиттям крапель) при навуглецюванні і плавленні, лення і плавлення суміші початкових матеріалів охолоджують і піддають твердінню, тим самим (сировина), в якій присутні вуглецьвмісні поновсприяючи отриманню часток металевого заліза. люючі агенти і речовина, що включає в себе оксид Частки металевого заліза можна відділити від заліза, з метою виробництва металевого заліза, охолодженого і коагульованого, але неміцного що містить в собі: регулювання рідкої фракції шлапобічного продукту шлаку за допомогою сита або ку, що виробляється, співіснуючого одночасно в магнітної сепарації, тобто частки металевого залітвердій і рідкій фазах і що містить багатокомпонеза можна легко витягнути. нтну систему порідної домішки (пустої породи) з Крім того, даний винахід відрізняється тим, що метою прискорення плавлення виробленого тверметалеве залізо виробляють з великою ефективдого металевого заліза і ефективного відділення ністю, переважно, у вигляді часток. Як повторний заліза від побічного продукту шлаку при низькій ефект, що є результатом регулювання рідкої фраробочій температурі і з меншим часом для промикції виробленого шлаку, що застосовується в прослового виробництва металевого заліза високої мисловому способі, шлак, що є побічним продукміри чистоти. том, можна відділити і витягнути у вигляді гранул При виконанні даного способу регулюють рідку або часток з відносно однорідним розподілом по фракцію шлаку, що виробляється, присутнього розміру. Точніше, шлак, вироблений з мінералів одночасно (співіснуючого) в твердій і рідкій фазах і порідної домішки (або пустої породи), що знахощо містить багатокомпонентну систему порідної дяться в сировині, охолоджують після нагрівання, домішки і вуглецьвмісні поновлюючі агенти ввовідновлення і плавлення, потім сортують на склодять в шлак в рідкому і твердому стані для того, подібний гранульований шлак, отриманий з рідкої щоб прискорити навуглецювання твердого метафракції, присутнього одночасно в твердій і рідкій левого заліза, таким чином виконуючи плавлення фазах шлаку, і на гранульований порошковий відновленого заліза. Бажано для ефективної реашлак, отриманий з твердої фракції для розділення лізації такої операції, яка описана вище, регулюваі витягання. Потім гранульований шлак однорідноти кількість вуглецьвмісних поновлюючих агентів, го розміру і гранульований порошковий шлак можвведених в суміш початкових матеріалів, так, щоб на отримати нескладним шляхом. концентрація вуглецю в металевому залізі складаКрім того, згідно з даним винаходом кількість ла від 0,5 до 4,3мас.%, і контролювати так, щоб розплавленого FeO в продукті-шлаку може бути температура плавлення металевого заліза, піддазнижена не більш, ніж до 50мас.%, переважно до ного навуглецюванню, складала від 1147 до 0%, щоб таким чином подавити наскільки можливо 1500°С. ерозію/корозію вогнетриву поду (печі), викликану Крім того, рідку фракцію виробленого шлаку змішуванням великої кількості розплавленого окможна регулювати шляхом змішування початкової сиду FeO в шлаку. Зокрема, якщо швидкість нагрі 9 74565 10 вання суміші початкової сировини збільшиться до ти кількість доданого оксиду кальцію СаО (кільменш, ніж 300°С/хвилина, то при нагріванні і відкість СаО в золі, що з'являється з вуглецьвмісного новленні суміші початкової сировини кількість розматеріалу) до суміші. плавленого FeO в отриманому шлаку може бути Фіг.3 являє собою графік, що показує залежзначною мірою знижено, що є переважним. ність між температурою розплавлення сировини і Як описано вище, даний винахід має прекрасні рідкою фракцією для випадку, коли суміш електхарактеристики нагрівання, відновлення і плавролітичного заліза і іншого комерційно доступного лення пресованої початкової сировини, що містить вуглецьвмісного матеріалу використовують, щоб матеріал, що включає в себе оксид заліза (який в змінити кількість доданого оксиду кальцію СаО даному тексті іноді називається залізною рудою і (кількість СаО в золі, отриманій з вуглецю) до сутому подібне), такий як залізна руда, оксид заліза міші. або його частково відновлені речовини (форми), і Фіг.4 являє собою графік, що показує залежвуглецьвмісні поновлюючі агенти, такі як кокс і ність між температурою розплавлення сировини і вугілля (що в даному тексті іноді позначаються, як рідкою фракцією для випадку, коли суміш електвуглецьвмісний матеріал) при промисловому виролітичного заліза і іншого комерційно доступного робництві металевого заліза, при цьому рідку фравуглецьвмісного матеріалу використовують, щоб кцію побічного продукту шлаку, присутнього в твезмінити кількість доданого оксиду кальцію СаО рдій і рідкій співіснуючих фазах, що містить (кількість СаО в золі, що виходить з вуглецю) до багатокомпонентну систему порідної домішки і що суміші. походить із залізної руди або подібного матеріалу, Фіг.5 являє собою графік, що показує вплив регулюють з метою ефективного проведення навувмісту FeO в шлаку на рідку фракцію отриманого глецювання отриманого металевого заліза, таким шлаку при зміні швидкості нагрівання для випадку, чином, сприяючи швидкому зниженню точки плавколи суміш оксиду заліза з постійною кількістю лення заліза, тобто прискорюючи плавлення (яке в компонента порідної домішки і вуглецьвмісного даному тексті іноді називається як «розплавлематеріалу нагрівають і відновлюють. ний»). Даний винахід буде пояснений детально з поЯк описано раніше, в даній області техніки був силанням на деталі експериментів. запропонований спосіб регуляції основності (або Заявники в процесі нагрівання, відновлення і тому подібне) побічного продукту шлаку, беручи до плавлення суміші початкової сировини для промиуваги точку плавлення у випадку, коли компонент слового виробництва металевого заліза стежили порідної домішки, вироблений із залізної руди або за поведінкою побічного продукту шлаку в даній тому подібного матеріалу, є повністю розплавлесистемі вуглецьвмісних поновлюючих агентів, а ним. З іншого боку, згідно з даним винаходом побітакож за мірою навуглецювання і плавлення отричний продукт шлак не завжди повністю розплавлеманого металевого заліза і підтвердили наступний ний, але згідно з новою концепцією, що факт. пропонується, рідку фракцію шлаку, присутнього в Для того, щоб піддати металеве залізо, отритвердій і рідкій співіснуючих фазах, вводять для мане нагріванням і відновленням, навуглецюванпроведення ефективного регулювання; таким чиню, необхідно, щоб вуглецьвмісні поновлюючі агеном, винахід виконують на основі нового знання нти були присутніми в системі. Однак згідно із про те, що рідка фракція тісно пов'язана з розплатвердженням заявників, заснованим на результавом заліза. Тобто в даному винаході рідка фракція тах експериментів, навіть у випадку, якщо вуглеє регульованою властивістю, тим самим точка цьвмісні поновлюючі агенти присутні, але присутні плавлення твердого металевого заліза, вироблетільки в твердому вигляді в стані (позиції), близьного нагріванням і відновленням, може бути зникому до твердого металевого заліза, навуглецюжена при проведенні навуглецювання при низькій вання протікає погано, тому не можна чекати присробочій температурі, тим самим сприяючи розплакорення плавлення, викликаного зниженням точки вленню металевого заліза при низькій температуплавлення твердого відновленого заліза. рі. Таким чином, відділення від побічного продукту Однак було показано, що, коли вуглецьвмісні шлаку може бути ефективно проведене при низьпоновлюючі агенти присутні разом з шлаком в рокій температурі, при цьому також можна регулювазплавленому стані, навуглецювання твердого мети концентрацію вуглецю, що значною мірою талевого заліза може протікати вельми ефективвпливає на якість металевого заліза, що отримуно. Це стається внаслідок того, що розплавлений ється. шлак, що має текучість, виявляє дію, подібну носіФіг.1 являє собою графік, що зображає залежєві, так що він швидко приходить в контакт з тверність між температурою плавлення і вмістом вугдим залізом нарівні з твердими поновлюючими лецю, побудований для температури плавлення у агентами, тим самим прискорюючи навуглецюванвипадку, коли суміш нагрівають електролітичним ня. Було показано, що навуглецювання, що присзалізом і різними вуглецьвмісними матеріалами і корюється, викликане співіснуванням розплавлеспостерігають за допомогою високотемпературноного шлаку, не виявляється ефективним тільки у го лазерного мікроскопа за фазового діаграмою випадку, коли весь шлак знаходиться в розплавтермодинамічної рівноваги Fe-C. леному стані, але така дія (шлаку) змінюється в Фіг.2 являє собою графік, що показує залежзалежності від рідкої фракції шлаку (його кількосність між температурою розплавлення сировини і ті), присутнього в твердій і рідкій співіснуючих фарідкою фракцією для випадку, коли суміш електзах. ролітичного заліза і комерційно доступного вуглеОтже, для вивчення впливу рідкої фракції цьвмісного матеріалу використовують, щоб змінишлаку, що є побічним продуктом, на міру навугле 11 74565 12 цювання металевого заліза застосовують пресопроведеному за допомогою високотемпературного вану речовину (брикет), отриману шляхом змішулазерного мікроскопа, масове співвідношення бування порошкового оксиду і поновлюючого вуглело замінене на співвідношення площ, отримане цьвмісного матеріалу у вигляді порошку, і при аналізі зображення. Крім того, передбачена спостерігають за поведінкою цієї речовини в прорідка фракція, описана пізніше, означає величину, цесі нагрівання, відновлення і плавлення за допопередбачену з урахуванням складу компонентів могою високотемпературного лазерного мікроскопорідної домішки і температури за допомогою мупа і потім оцінюють кількісно поведінку льтисистемної фазової діаграми. розплавленої речовини за допомогою аналізу зоПо-перше, С% були досліджені (міра навуглебраження. Тобто в цьому спостереженні в ході цювання) в металевому залізі і температура розпнагрівання і зростання температури отримують лавлення заліза (тобто точка плавлення). Для цьорідку фракцію пресованої сировини шляхом аналіго використали порошок електролітичного заліза зу зображення з тим, щоб визначити міру розплаяк металеве залізо, а графіт і 4 типи вугільного влення речовини. Далі, температура, при якій рідпорошку, представлені в таблиці 1, використали як ка фракція становить 100% в процесі нагрівання, вуглецьвмісний матеріал, і змішування було зроббула визначена як температура розплавлення. лене так, що концентрації нелеткого (пов'язаного) Рідка фракція, як її називають в даному тексті, вуглецю по відношенню до порошку електролітичрозташована між солідусом і ліквідусом і визначаного заліза становлять 1% (який означає мас.%, те ється як масове співвідношення рідини і твердого саме стосується і наступних значень), 2%, 3% і в полі «тверде + рідке» (тобто «тверда фаза + 4,3%. Виміряні температури плавлення показані на рідка фаза»). У вищеописаному експерименті, фазовийдіаграмі Fe-C на Фіг.1. Таблиця 1 Величина, що аналізується (мас.%) Тип вуглецьвмісного матеріалу Кількість нелеткого вуглецю Кількість леткого вуглецю Кількість золи А 69,39 21,25 9,36 В 71,6 19,6 8,8 С 53,63 36,41 9,95 D 77,1 5,9 17 З фігури 1 видно, що у випадку, коли використовують графіт як вуглецьвмісний матеріал, він розплавляється, по суті, вздовж лінії ліквідусу на фазовий діаграмі, і температуру розплавлення значною мірою вибирають згідно з концентрацією вуглецю в металевому залізі, яке піддавали навуглецюванню. З іншого боку, у випадку, коли вугілля, що містить золу, використовують як вуглецьвмісний матеріал, температура розплавлення знаходиться на високотемпературній стороні від лінії ліквідусу на фазовий діаграмі, що дозволяє передбачити, що зола у вугіллі впливає на температуру розплавлення металевого заліза, тобто на міру навуглецювання. Далі, порошок електролітичного заліза і вуглецьвмісний матеріал, що має склад, показаний в таблиці 1, об'єднують і для зміни рідкої фракції шлаку, отриманої із золи у вугіллі, СаО (реагент) додають до вугільного порошку і тим самим змінюють СаО% виробленого шлаку. Кількість вуглецьвмісного матеріалу, що змішується доводили до значення, яке при перерахунку на концентрацію вуглецю в електролітичному залізі становитиме 4,3%. За зразком спостерігали за допомогою високотемпературного лазерного мікроскопа способом, подібним тому, який описаний вище, для вимірювання температури розплавлення кожної суміші електролітичного заліза і вуглецьвмісного матеріалу. Крім того, рідка фракція при 1300°С у відповідній композиції шлакових компонентів була розрахована з фазової діаграми. Оскільки рідку фракцію визначають як масове співвідношення між ліквідусом і солідусом, як указано вище, то рідку фракцію кожного шлаку можна розрахувати, виходячи з Вміст сірки 0,334 0,53 0,32 0,21 складу шлакових компонентів і температури, використовуючи фазову діаграму багатокомпонентної системи. Результати показані на фігурах 2-4 і на основі цих фігур може бути зроблений наступний аналіз: 1) Навіть у випадку, коли використовують будь-який з вуглецьвмісних матеріалів, температура розплавлення знижується по мірі того, як концентрація СаО в шлакоутворюючих компонентах (зола і доданий окисел кальцію СаО) зростає, і рідка фракція отриманого шлаку при 1300°С збільшується по мірі того, як зростає концентрація СаО. 2) Температура розплавлення металевого заліза знижується по мірі того, як рідка фракція отриманого шлаку зростає. Оскільки той факт, що температура розплавлення металевого заліза залежить від міри навуглецювання, вже був підтверджений даними на Фіг.1, тепер можна підтвердити, що міра навуглецювання металевого заліза збільшується по мірі того, як зростає рідка фракція шлаку, а також той факт, що температура розплавлення знижується із збільшенням концентрації вуглецю в залізі. Тобто з результатів, проведених експериментів видно, що коли вуглецьвмісний матеріал, що включає в себе золу, використовують як вуглецьвмісні поновлюючі агенти для того, щоб зробити нагрівання, відновлення і плавлення суміші початкової сировини, що складається з вуглецьвмісних поновлюючих агентів і оксиду заліза, температура розплавлення виробленого металевого заліза змінюється значною мірою відповідно до кількості СаО, доданій до суміші початкової сировини, і температура розплавлення швидко знижується по 13 74565 14 мірі того, як збільшується кількість СаО. З іншого ператури, то навуглецювання твердого вироблебоку, навпаки, рідка фракція виробленого шлаку ного металевого заліза може протікати вельми швидко збільшується по мірі того, як збільшується ефективно, і температура розплавлення твердого кількість СаО. Виходячи з описаних вище даних, металевого заліза може бути знижена значною можна прослідити за тим, як рідка фракція виробмірою. леного шлаку збільшується при доданні СаО, при При виконанні даного винаходу регуляція рідцьому температура розплавлення виробленого кої фракції виробленого шлаку може бути здійснеметалевого заліза швидко знижується. Тобто можна шляхом змішування декількох залізних руд тана показати, що по мірі того, як рідка фракція виким чином, щоб отримати відповідний склад шлаку робленого шлаку зростає, навуглецювання тверз урахуванням компонентів порідної домішки, що дого відновленого заліза за допомогою містяться в руді, яку застосовують як джерело оквуглецьвмісного матеріалу, що залишається в сисиду заліза. Переважно, є спосіб, в якому додають ровині, прискорюється. Виходячи з отриманих даодин або не менш двох з наступних: вапно (СаО), них ясно, що вуглецьвмісний матеріал залишаєтьвапняк (СаСО3), двоокис кремнію (SіO2), серпенся в початковій сировині після того, як походить тин (MgO), марганцеву руду (МnО), боксит (А12О3) відновлення твердої речовини за допомогою розпі т.д. як добавки, здатні змінити рідку фракцію згідлавленого шлаку, і ефективно контактує з твердим но з компонентами порідної домішки, що містяться відновленим залізом, внаслідок чого навуглецюв початковій сировині - руді. Точніше, коли джеревання твердого відновленого заліза прискорюєтьло оксиду заліза і вуглецьвмісні поновлюючі агенся, і температура розплавлення може знизитися ти і зв'язуючий компонент, якщо він необхідний, внаслідок швидкого зниження точки плавлення змішують з метою приготування суміші початкової твердого відновленого заліза. сировини, то зв'язок між температурою і рідкою Для ефективного вияву навуглецювання, що фракцією встановлюють на основі фазової діаграприскорюється супутніми вуглецьвмісними поновми багатокомпонентної системи, виходячи з склалюючими агентами рідка фракція виробленого ду порідної домішки, що міститься в сировині, і шлаку є надто важливою. Деяка різниця у в'язкості відповідну кількість оксиду, як описано вище, змі(текучості) рідкого шлаку існує, але було показано, шують як добавки так, щоб отримати відповідну що якщо деяка частка розплавленого шлаку знарідку фракцію, як указано вище, в умовах заданої ходиться у виробленому шлаку, що знаходиться в температури розплавлення. твердому і рідкому співіснуючих станах, тобто, Для ефективного проведення прискореного якщо рідка фракція складає не менш ніж 50%, навуглецювання за допомогою супутнього розплабільш переважно не менш ніж 70%, то зниження вленого шлаку і зниження температури розплавточки плавлення твердого відновленого заліза, лення, як указано вище, необхідно досягнути досвикликане навуглецюванням, проходить швидко, і татнього зниження точки плавлення твердого швидке розплавлення може бути досягнуте при металу шляхом навуглецювання. Було показано, відносно низькій температурі. що самим ефективним є контролювання концентРідку фракцію виробленого шлаку можна рерації вуглецю в металевому залізі після навуглегулювати шляхом змішування початкової сировини цювання в області від 0,5 до 4,3%, більш переваж(вміст і склад шлакових компонентів в оксиді заліно, від 1,5 до 3,5%, а також контролювання за і золи у вуглецьвмісному матеріалі) на стадії температури розплавлення в області від 1147 до приготування суміші сировини таким чином, щоб 1500°С, більш переважно, в області від 1200 до досягнути відповідного складу шлаку згідно із за1450°С. Переважну концентрацію вуглецю в метаданою робочою температурою (зокрема, задана левому залізі можна відрегулювати згідно з кількістемпература розплавлення). Більш переважно, тю вуглецьвмісних поновлюючих агентів, змішаних коли відповідну шлакову рідку фракцію можна з початковою сировиною на стадії приготування отримати в області заданої температури розплавсуміші початкової сировини. Конкретно, вуглецьвлення з урахуванням зв'язку між температурою місні поновлюючі агенти, необхідні для навуглевиробленого шлаку і рідкою фракцією на основі цювання, додають в кількості, яка теоретично потскладу шлакових компонентів в суміші початкової рібна для відновлення джерела оксиду заліза. сировини і шляхом додання і регулювання іншого Однак при нормальних робочих умовах частина шлакоутворювального компонента по мірі необвуглецьвмісних поновлюючих агентів поглинається хідності. окислювальним газом, що виробляється при згоІншими словами, згідно з даним винаходом рянні в процесі нагрівання і відновлення, тому, температуру розплавлений можна регулювати з щоб фактично підібрати кількість вуглецьвмісного урахуванням шлакового складу в початковій сироматеріалу, що змішується, цю кількість, що змішувині, або шлаковий склад можна регулювати з меється потрібно відрегулювати на основі споживатою отримання попередньо визначеної рідкої франої кількості, як описано тут. кції при заданій температурі розплавленая, яку Крім того, якщо кількість вуглецьвмісних поновстановлюють заздалегідь. влюючих агентів, що змішується регулюють, як Таке явище, як описано вище, має місце, маописано вище, на стадії приготування сировини, то буть, у випадку, коли залізна руда, що використоміру навуглецювання металевого заліза можна вується як джерело оксиду заліза містить значну регулювати, тим самим можна навмисно регулюкількість компонентів порідної домішки. Якщо рідку вати кінцевий вміст вуглецю в металевому залізі. фракцію багатокомпонентного шлаку, утвореного з Для приготування суміші початкової сировини, компонентів порідної домішки і золи у вуглецьвміщо застосовується в даному винаході, переважно сному матеріалі, регулюють в умовах робочої темвикористовують як джерело оксиду заліза, так і 15 74565 16 вуглецьвмісні поновлюючі агенти у вигляді пороштвердої фракції шлаку, існуючого одночасно в твеку. Суміш початкової сировини може бути подана в рдому і рідкому станах, перетворюється в тонкий під (печі) в злегка спресованому стані, але перегранульований шлак. Таким чином, коли вказані важно, якщо її використовують у вигляді пресовашлаки сортують за допомогою відповідного сита, ної маси, в якій суміш сплавляють ("агломерують") вони можуть бути розділені на скловидний гранудо часток відповідної форми, такої як сферична, у льований шлак і тонкий гранульований шлак. Осківигляді брикету або котуна, при цьому металевий льки розділений таким чином шлак може бути утишар твердого відновленого заліза утвориться на лізований як шлак, в якому частки є однорідними поверхні пресованої маси в процесі відновлення по розміру, і тому діапазон розподілу часток по твердої речовини при нагріванні для того, щоб розміру є вузьким, то цей розділений шлак є вельвсередині шару створити умови високого потенціми вигідним при використанні його як вторинних алу відновлення, і переважним є те, що міра мересурсів, такі як матеріал для дорожнього полотна талізації може бути збільшена з великою ефективабо заповнювач для бетону у вигляді тонкого заністю. повнювача або грубого заповнювача. Крім того, піч, що застосовується в даному виКрім того, дані заявники також вивчили розпнаході є, переважно, піччю з рухомим подом і, лавлений вюстит (FeO), вироблений в процесі наособливо переважно, піччю з подом, що обертагрівання і відновлення, з метою придушення пошється. У цьому випадку початкову сировину, задакодження вогнетривів, викликаного розплавленим ну таким чином, щоб виробити надалі бажану рідку FeO в шлаку, який виробляється як побічний профракцію, вміщують в під (печі) за допомогою трудукт в ході нагрівання і відновлення, причому ребоподібного або жолобоподібного живильного зультат вивчення також буде представлений. пристрою так, щоб утворити не більш, ніж два шаВ експериментах досліджували зв'язок між ри у випадку більш широких і великих по діаметру швидкістю нагрівання і рідкою фракцією в процесі часток пресованої маси. Матеріал нагрівають звенагрівання, передбачаючи, що шлак складається з рху за допомогою запальника або подібного приджерела оксиду заліза і вуглецьвмісного матеріастрою для його відновлення і плавлення і після лу, і з використанням синтетичного шлаку, в якому охолоджування його випускають з допомогою оксид заліза FeO додавали до основного шлаку з скрепера або пристрою для випуску типу шнеку. SіО2:АІ2О3:СаО=70:2:5 (масове відношення). Якщо до подачі початкової сировини утворять шар Результати представлені на Фігурі 5. На фігурі порошку вуглецьвмісних речовин або шар порошку показана зміна концентрації FeO і частки рідини вогнестійких речовин, таких як оксид алюмінію, то (тобто рідкої фракції) при постійній температурі це є переважним для захисту поду (печі), для нагріву, що становить 1156°С, при цьому швидбільш рівного випуску продукту і попередження кість нагрівання використали як параметр і змінюпереокислення від кінця відновлення до плавленвали до 100°С/хв., 300°С/хв., 500°С/хв. Як видно з ня. цієї фігури, спостерігається така тенденція, що Коли металеве залізо, яке навуглецьовують і рідка фракція збільшується по мірі того, як конценрозплавляють і коагулюють (з розплавлених частрація FeO зростає, але при цьому рідка фракція ток) після нагрівання і відновлення, а потім охолозмінюється значною мірою і в залежності від швиджують і піддають затвердінню, то можуть бути дкості нагрівання: рідка фракція швидко збільшуотримані частки металевого заліза і їх можна одється по мірі того, як швидкість нагрівання сповіночасно відділити від виробленого шлаку шляхом льнюється. просіювання або магнітної сепарації. Отримані дані вказують на те, що при нагріЯк описано вище, даний винахід відрізняється ванні, відновленні і плавленні суміші початкової тим, що рідку фракцію шлаку, що є побічним просировини, коли швидкість нагрівання є повільною дуктом, регулюють і, тим самим, прискорюють нана стадії відновлення FeO, то FeO змішується з вуглецювання і сприяють ефективному розплавкомпонентом порідної домішки, розплавляється і ленню металевого заліза при низькій температурі, виробляє рідину, тобто легко виробляється розпі, нарешті, частки металевого заліза з високою лавлений шлак, що містить велику кількість FeO. мірою металізації, тобто з високою чистотою по Навпаки, коли швидкість нагрівання зростає, Fe, можуть бути зроблені з великою ефективністю. втрачається час для розплавлення FeO в шлаку, і Було показано, що представлений нижче повторв умовах високої швидкості нагрівання змішування ний ефект також може бути отриманий при регурозплавленого FeO в шлаку придушується як наляції рідкої фракції шлаку, що є побічним продукслідок швидкого відновлення оксиду заліза до метом. талевого заліза. Так, при виконанні способу згідно з даним виБуло показано, що зниження вмісту розплавнаходом для регуляції рідкої фракції виробленого леного оксиду заліза FeO в шлаку, викликане вишлаку з тим, щоб контролювати температуру розсокою швидкістю нагрівання, як описано вище, плавлення металевого заліза, вироблений шлак в може бути виконане з великою ефективністю шляумовах температури розплавлення знаходиться хом збільшення швидкості в процесі нагрівання і одночасно в твердому і рідкому станах, тому, коли відновлення не менш, ніж 300°С/хв., переважно не його охолоджують і піддають твердінню, коагульоменш, ніж 400°С/хв., більш переважно не менш, ваний шлак, вироблений з рідкої фракції шлаку, ніж 500°С/хв. існуючого одночасно в твердому і рідкому станах, Крім того, даними заявниками було показано конденсується за допомогою поверхового натягна основі окремо виконаних досліджень, що пошнення у вигляді скловидної гранульованої речовикодження вогнетривів, викликане розплавленим ни, в той час як коагульований шлак, вироблений з FeO, що знаходиться в шлаку, значно змінюється 17 74565 18 при умові, що кількість розплавленого оксиду FeO приклади. Звичайно, даний винахід не обмежуєтьв шлаку становить приблизно 50%, і, якщо швидся наступними прикладами, і відповідні модифікакість нагрівання регулюють так, що кількість розпції можуть бути зроблені в даній області, які приславленого оксиду FeO становить не більш приблитосовані до цілей, описаних раніше і пізніше, які зно 50%, переважно не більше за 20%, більш включені в суть даного винаходу. переважно в основному 0%, то пошкодження вогРуда, компонентний склад якої представлений нетриву поду, створене розплавленим шлаком, в таблиці 2 нижче, і вуглецьвмісний матеріал, комможе бути пригнічене настільки, наскільки це можпонентний склад якого представлений в таблиці 3, ливе, і таким чином можна спростити ті заходи були використані з метою виконання наступних проти пошкодження вогнетривів, які застосовують експериментів. в даній області техніки. Крім того, переважними умовами досягнення Таблиця 2 кількості FeO в розплавленому шлаку, що складає переважно не більш ніж приблизно 20% або, в Склад Тип основному, нуль, є такі умови, в яких в процесі компонентів (мас.%) руди нагрівання і відновлення температури в області Всього Fe FeO SiO2 АІ2О3 СаО від 600 до 1350°С, переважно від 500 до 1250°С, А 68,06 1,36 0,52 зростають з швидкістю не менш, ніж 300°С/хв., В 69,2 30,56 1,81 0,51 0,45 переважно не менш, ніж 500°С/хв. Зниження вмісту FeO в розплавленому шлаку, Таблиця 3 як описано вище, ефективно впливає на запобігання пошкодженню вогнетривів поду, що є вельСклад компонентів (мас.%) Тип вуглецьвміми важливим при фактичній роботі, і, крім того, Нелеткий сного матеріалу Зола Леткі збільшує вихід металевого заліза; крім того, збівуглець льшення швидкості нагрівання укорочує час нагріА 8,80 19,60 71,60 вання і відновлення і підвищує продуктивність даВ 9,36 21,25 69,39 ної операції. С 12,36 17,77 69,87 Коли рідка фракція виробленого шлаку стає D 17,0 5,90 77,1 понадміру великою на стадії відновлення твердої речовини, пресована сировина починає розплавПриклад 1 лятися до того, як протікає відновлення твердої (Експериментальний приклад, в якому робоча речовини, так що невідновлений оксид FeO має температура змінювалася при однаковій початкотенденцію плавитися в розплавленому шлаку, і в вій суміші) такому випадку, який тут описаний, потрібно додаСировину приготовляли шляхом рівномірного ти флюс у відповідній кількості на стадії підготовки змішування 83,5мас.% руди В (середній діаметр початкової сировини для регуляції складу шлаку гранул: 21мкм), показаної в таблиці 2, 18,5мас, % (оксиди, згадані вище), і таким чином проведення вуглецьвмісного матеріалу С (середній діаметр плавлення в області низької температури придугранули: 45мкм), показаного в таблиці 3, і шується із збільшенням температури відновлення, 1,0мас.% бентоніту (середній діаметр гранули: збільшуючи при цьому швидкість відновлення тве9мкм) як зв'язуючої речовини, сплавлення у вирдої речовини. Тобто при виконанні даного винагляді сферичних часток, що мають діаметр прибходу регулювання рідкої фракції виробленого лизно 17мм (в даному тексті матеріал названий як шлаку може бути ефективно використане як засіб пресована маса), після чого сировину заздалегідь для підвищення продуктивності шляхом збільшенсушили при 120°С. Пресовану сировину завантаня температури, при якій виробляється рідина жували в експериментальну піч для того, щоб ма(тобто початкова температура навуглецювання), і теріал нагрівався, а температура зростала, і спозбільшення швидкості відновлення твердої речостерігали за розплавленням пресованої сировини вини шляхом підняття температури відновлення при даній температурі з метою дослідження залена додаток до випадку, коли знижують робочу тежності рідкої фракції отриманого шлаку від компомпературу шляхом зменшення температури навунентів сировини. У випадку, коли розплавлення не глецювання, відповідної температурі плавлення. відбувається, спостерігали за станом поверхні і Приклади внутрішнім профілем. Отримані результати покаСтруктура, процес і здійснення даного винахозані в таблиці 4 нижче. ду будуть детально обговорені з посиланням на 19 74565 20 Таблиця 4 Температура зразка, оцінка рідкої фракції і режим розплавлення Температура зразка (°С) Оцінка рідкої фракції (%) 1280 0 1330 24,7 1370 55,3 1400 1450 77,0 100 Як видно з таблиці 4, коли певна рідка фракція становила 0%, то слідів розплавленої речовини в пресованій масі не спостерігали; коли певна рідка фракція становила приблизно 25%, то сліди розплавленої речовини виявили всередині, але пресована маса зберігала при цьому свою первинну форму і розплавлення не спостерігали. Крім того, коли рівень певної рідкої фракції зріс до 55%, утворення значної кількості розплавлених речовин було виявлене, але пресована маса зберігала при цьому свою первинну форму і не розплавлялася (навуглецювання і плавлення чистого заліза, і розтікання вниз). З іншого боку, було показано, що коли певна рідка фракція досягла 100%, пресована маса розплавилася з утворенням розплаву, але навіть в той час, коли рідка фракція досягла 77%, тверде відновлене залізо в пресованій масі починає плавлення і закінчує розплавлення. Тобто було показано, що нагрівання і відновлення пресованої маси протікає по мірі того, як зростає температура нагрівання, і в той же час, певна рідка фракція також збільшується, але коли рідка фракція перевищує приблизно 70%, швидко відбувається розплавлення. З експериментальних результатів видно, що якщо регулювати температуру отримання рідкої фракції, рівень якої становив 70%, то можна досягнути достатнього розплавлення, і робочу температуру можна знизити приблизно на 50°С шляхом установки температури Режим розплавлення пресованої маси Речовина не розплавлена всередині відновленого заліза Збереження профілю поверхні і сліди виробленої всередині рідини Збереження профілю поверхні, а всередині розплавлений стан Повне розплавлення Повне розплавлення нагрівання до 1400°С і зберегти рівень рідкої фракції від 70 до 80% без збільшення рівня рідкої фракції до 100%, що досягається підвищенням температури нагрівання до 1450°С. Приклад 2 (випадок, при якому додають двоокис кремнію для зміни рідкої фракції) До 74,6мас.% руди А (середній діаметр гранули: 38мкм), склад якої приведений в таблиці 2, 23,4мас.% вуглецьвмісного матеріалу А (середній діаметр гранули: 37мкм), склад якого приведений в таблиці 3, і 2,0мас.% бентоніту (середній діаметр гранули: 9мкм) як зв'язуючої речовини, які є основними компонентами, домішували двоокис кремнію (вміст SіO2: 92,7мас.%) у відповідній кількості з тим, щоб задати температуру розплавлення шлаку. Рівень рідкої фракції при 1200°С, визначений з фазової діаграми на основі шлакового складу в змішаній сировині, приведений в таблиці 5. Пресована сировина була використана після змішування вказаних вище речовин у вигляді однорідної суміші і її сплавлення до часток сферичної форми діаметром 17мм, і висушування при 120°С. Компактну сировину завантажували в експериментальну піч для нагрівання і відновлення, і при цьому визначали температуру середовища, що оточувало початкову сировину, і отримані результати представляли в таблиці 5. Таблиця 5 Зміна рівня рідкої фракції, викликана домішуванням двоокису кремнію, і температури середовища навколо сировини при розплавленні Витрата двоокису кремнію, що домішується (мас.%) Рівень рідкої фракції (%) при 1200°С Температура середовища при розплавленні Як видно з таблиці 5, при збільшенні витрати двоокису кремнію, що домішується рівень рідкої фракції при 1200°С отриманого шлаку зростав, і відповідно знижувалася температура розплавлення пресованої сировини. Тобто з отриманих результатів слідує, якщо відповідну кількість джерела SіO2 (або іншого окислу) домішували до компонентів сировини для регуляції рівня рідкої фракції при робочій температурі, то температура розплавлення пресованої маси, що відновлюється і нагрівається, тобто робоча температура, може 0 77 1435 0,8 85 1425 2,4 96 1405 бути знижена. Крім того, додаткову кількість флюсу (такого, як джерело SіO2) регулювали так, що, якщо задана робоча температура була визначена, то утворювалася рідка фракція, достатня для розплавлення при робочій температурі, і таким чином сприяли регулюванню значною мірою температури розплавлення до робочої температури. Приклад 3 (випадок, в якому температуру, при якій утворюється рідка фракція, підвищують, щоб прискорити протікання відновлення твердої речовини) 21 74565 22 Як описано раніше, у випадку, де рідка фракперимент для випадку використання даного винація шлаку, що виробляється, утворюється при ниходу. Сировина була приготована шляхом змішузькій температурі, розплавлення пресованої маси вання у відповідності до випадків А і В, приведевідбувається до того, як в достатній мірі протікає ними в таблиці 6 нижче, і отримана у вигляді відновлення оксиду заліза, що міститься в твердій сферичних часток подібно тому, як описано вище; фазі, і невідновлений FeO стає розплавленим і експеримент, що включає в себе нагрівання, відістотно підмішується в шлак, тим самим сприяючи новлення і плавлення, був проведений з метою прискоренню ерозії і/або корозії вогнетривів поду отримання тих результатів, які представлені в (печі). Таким чином, з точки зору запобігання поштаблиці 6, після висушування пресованої маси. кодженню вогнетривів поду, був проведений ексТаблиця 6 Суміш компонентів сировини, температура, при якій утворюється рідка фаза, і т.д. Температура Вуглецьвмісний Зв'язуюча Доданий Температура Температура утворення рідкої матеріал В речовина СаО відновлення (°С) плавлення (°С) фази (°С) 76,54 21,81 1,65 1177 1320 1430 72,51 20,99 1,5 5 1332 1340 1430 Руда С Випадок А Випадок В З таблиці 6 видно, що у випадку А температура утворення рідкої фази була такою низькою (1177°С) і рідина утворювалася до того, як відновлення твердої речовини протікало в достатній мірі, а домішування невідновленого FeO в шлак створювало пошкодження вогнетривів поду. Температура нагрівання і відновлення дещо знижувалася до 1320°С, внаслідок чого темп відновлення твердої речовини знижувався, і швидкість виробництва знижувалася значною мірою. Таким чином, пропорцію компонентів, що змішуються змінювали, як у випадку В (додаткове підмішування вапняку) і температуру утворення рідкої фази підіймали до 1332°С. Потім, було показано, що при встановленні температури нагрівання і відновлення, а також температури розплавлення на рівні 1340°С і 1430°С, відповідно, можна підтримати безперебійний режим роботи без пошкодження вогнетривів поду. Крім того, речовину, отриману у випадку В вище, охолоджували і згодом піддавали магнітній сепарації, потім ЇЇ можна було повністю розділити на метал і шлак. У таблиці 7 представлені дані розподілу діаметру часток металу і шлаку. Зрозуміло, що частки металу, що мають діаметр (значною мірою кругла форма характеризується діаметром, і еліпсоїдальна або овальна форма характеризуються середньою величиною між діаметром в довжину і діаметром завширшки) не менш, ніж 3,35мм можуть бути витягнуті з виходом 94,3%. З іншого боку шлак, в основному, розділяли на два види, скловидний гранульований шлак, що має діаметр часток не менш, ніж 3,35мм, і гранульований порошковий шлак, що має діаметр часток менш, ніж 3,35мм. Було показано, що гранульований порошковий шлак повертають у виробничий цикл і змішують з початковою сировиною з метою витягання і використання залишкового вуглецьвмісного матеріалу і заліза, а скловидний гранульований шлак може бути ефективно використаний як дрібні агрегати, що не містять заліза. Таблиця 7 Розподіл часток металу і шлаку по діаметру після магнітної сепарації продуктів Діаметр часток (мм) Метал (мас.%) Шлак (мас.%) Вище за 6,7 84,3 34,4 У даному винаході, представленому так, як описано вище, показано, що в процесі нагрівання, відновлення і плавлення суміші, що містить джерело оксиду заліза і вуглецьвмісні поновлюючі агенти, для виробництва металевого заліза рідку фракцію виробленого шлаку, що знаходиться одночасно в твердому і рідкому станах, регулювали з тим, щоб зробити відповідне регулювання початкової температури навуглецювання твердого металевого заліза. Також нижче показані різні виконані операції і отримані результати: 1) Співвідношення між температурою і рідкою фракцією виробленого шлаку визначали з урахуванням шлакоутворювального компонента в сиро Від 3,35 до 6,7 10,0 17,5 Менш, ніж 3,35 5,7 48,1 вині і кількості доданого до нього флюсу, рідку фракцію регулювали, регулюючи тим самим початкову температуру навуглецювання; тобто, температуру розплавлення сировини можна регулювати, і температуру розплавлення знижували таким чином, щоб сприяти зниженню робочої температури з метою підвищення ефективності використання теплової енергії і придушення пошкодження жароміцної структури. 2) Якщо рідку фракцію виробленого шлаку отримували в заздалегідь визначеній області температури на стадії змішування сировини, то заданої температури розплавлення можна досягнути, і температуру можна регулювати до відповідної 23 74565 24 температури розплавлення відповідно до теплової давити, наскільки можливо, для того, щоб сприяти ефективності діючого обладнання і жароміцності запобіганню розплавленню і налипанню вироблеобладнання, таким чином сприяючи відповідності них речовин на або до поду печі, що викликано різному діючому обладнанню. виробництвом шлаку, що має низьку точку плав3) Початкову температуру навуглецювання, лення через розплавлений оксид заліза FeO, що тобто температуру розплавлення, можна регулюміститься в ньому, а також сприяти ефективному вати шляхом зміни рідкої фракції без плавлення придушенню ерозії і/або корозії вогнетривів поду всієї маси виробленого шлаку з метою зниження печі. внаслідок робочої температури і економії необхід6) Як повторний ефект даного винаходу шлак, ної енергії і підвищення теплової ефективності. що є побічним продуктом, розділяють на скловид4) Якщо кількість вуглецьвмісних поновлюючих ний гранульований шлак, отриманий з рідкої фази, агентів, що змішується регулювали на стадії приі гранульований шлак, отриманий з твердої фази з готування початкової сировини, то значною мірою метою застосування цих шлаків як побічних продуможна регулювати вміст вуглецю в виробленому ктів, що мають вузький діапазон розподілу часток металевому залізі. по розміру, які можуть бути ефективно використані 5) Рідку фракцію виробленого шлаку регулюдля різних цілей як тонкі агрегати або грубі агрегавали, тим самим встановлюючи оптимум температи. тури розплавлений, змінюючи температуру нагріДаний винахід являє собою вигідний діючий вання і відновлення, внаслідок чого може бути спосіб виробництва металевого заліза і часток подавлене, наскільки можливо, змішування розпметалевого заліза високої міри чистоти з високим лавленого оксиду заліза FeO з розплавленим виходом шляхом ефективного відновлення і ефекшлаком. Зокрема, якщо швидкість нагрівання в тивного відділення металевого заліза від шлаку процесі нагрівання і відновлення регулювали, то при стабільних умовах роботи з придушенням наутворення розплавленого шлаку можна було поскільки можливо пошкодження вогнетривів поду. 25 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 74565 Підписне 26 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601