Спосіб відновлення дрібнодисперсної залізної руди

Реферат: Спосіб відновлення дрібнодисперсної залізної руди включає операції здрібнювання руди до розміру частинок менше 50 мкм високошвидкісним ударним впливом, завантаження її в камеру попереднього нагрівання і нагрів в псевдозрідженому шарі до температури 400-450 °C, відновлення в псевдозрідженому шарі в реакторі першого ступеня до перетворення Fe2O3 у Fе3О4 при температурі 400-540 °C, магнітну сепарацію і відновлення магнітної складової (концентрату) в псевдозрідженому шарі в реакторі другого ступеня при температурі 500-570 °C до міри металізації не менше 92 %. Крім цього, 5-30 % отриманого залізного порошку повертають на вхід реактора другого ступеня і змішують з концентратом. UA 91988 U (54) СПОСІБ ВІДНОВЛЕННЯ ДРІБНОДИСПЕРСНОЇ ЗАЛІЗНОЇ РУДИ UA 91988 U UA 91988 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії заліза і може бути використана у виробництві високоякісної сталі й у порошковій металургії. Найближчим технічним рішенням до способу, що заявляється, по істотних ознаках і розв'язуваній задачі є спосіб відновлення дрібнодисперсної залізної руди що включає операції здрібнювання руди до розміру частинок менше 50 мкм високошвидкісним ударним впливом, завантаження її в камеру попереднього нагрівання і нагрів в псевдозрідженому шарі до температури 400-450 °C, відновлення в псевдозрідженому шарі в реакторі першого ступеня до перетворення Fe2O3 у Fe3O4 при температурі 400-540 °C, магнітну сепарацію і відновлення магнітної складової в псевдозрідженому шарі в реакторі другого ступеня при температурі 500570 °C до міри металізації не менше 92 % [1]. Здрібнювання високошвидкісним ударним впливом забезпечує підвищення хімічної активності руди (ефект механоактивації [2]), при цьому її відновлення із задовільною швидкістю відбувається при порівняно низькій температурі, але при нагріванні активація релаксує зі зниженням продуктивності процесу відновлення в реакторі другого ступеня. Це явище найбільш суттєвий недолік прототипу. Задачею, на рішення якої спрямована корисна модель, є істотне підвищення скорості реакції відновлення в реакторі другого ступеня. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі відновлення дрібнодисперсної залізної руди, що включає операції здрібнювання руди до розміру частинок менше 50 мкм високошвидкісним ударним впливом, завантаження її в камеру попереднього нагрівання і нагрів в псевдозрідженому шарі до температури 400-450 °C, відновлення в псевдозрідженому шарі в реакторі першого ступеня до перетворення Fe2O3 у Fe3O4 при температурі 400-540 °C, магнітну сепарацію і відновлення магнітної складової (концентрату) в псевдозрідженому шарі в реакторі другого ступеня при температурі 500-570 °C до міри металізації не менше 92 %, відповідно до корисної моделі, 5-30 % отриманого залізного порошку повертають на вхід реактора другого ступеня і змішують з концентратом. Відповідно до теорії відновлення оксидів заліза, у початковий період, називаний індукційним, не спостерігається видимого плину реакцій. Це доводиться наявністю невеликого числа активних центрів на поверхні оксиду, на яких адсорбуруються молекули газа-відновлювача, і труднощами виникнення зародків нової фази. З ростом числа зародків нової фази і збільшенням площі реакційної поверхні швидкість реакції різко зростає, переважно під впливом каталізатора – свіже відновленого заліза. При злитті окремих поверхонь розподілу фаз в одну, площа якої по ходу процесу зменшується, відбувається поступове убування швидкості реакції [3]. Особливо тонке здрібнювання руди забезпечує гранично високу питому поверхню часток, деформація і розриви кристалічної структури при високошвидкісному ударному здрібнюванні робить хімічно активною [2] практично всю поверхню часток, оскільки хемосорбція молекул відновного газу на поверхні руди відбувається переважно в сфері дії силового поля деформованих кристалічних ґрат, що утворюють активні центри [4]. В результаті дифузії поступово відбувається "самолікування" пошкоджень кристалічної структури зі зниженням хімічної активності - її релаксації. При збільшенні температури зростає швидкість дифузії і як наслідок - зменшення тривалості релаксації, тому тривалість попереднього нагріву, відновлення в реакторі першого ступеню і магнітної сепарації може дорівнювати тривалості релаксації. Добавка до порошку магнетиту каталізатора – свіжовідновленого заліза, істотно скорочує індукційний період реакції, а отже і загальну тривалість процесу відновлення в реакторі другого ступеня, яка є лімітнимфактором продуктивності. Повертання менш ніж 5 % заліза не забезпечить достатньої кількості активних центрів відновлення в масі концентрату, а повертання більш ніж 30 % суттєво знижує продуктивність процесу. Пояснюємо це. 3 Система підготовки відновного газу (ВГ) реактора здатна видавати якийсь об'єм V м /с. Якщо частину заліза з виходу, що дорівнює nР, повернемо на вхід і цим скоротимо тривалість відновлення, то збільшиться ступінь використання і вихід заліза. Якщо при деякому значенні n=n0 отримаємо n0Р0=Р1-Р0 або Р1=(1+n0)Р0, то на виході отримаємо ту ж продуктивність. При n>n0 Р>Р1 - маємо приріст продуктивності. Але залежність е=е(Т) не лінійна і при n=nopt P=Pmax, а при n>nopt PР0. Якщо частину заліза з виходу, рівну nР, повернемо на вхід і цим скоротимо тривалість відновлення Тn0 Р>Р1 - маємо приріст продуктивності. Але залежність e=е(Т) не лінійна і при n=nopt P=Pmax, а При n>nopt P