Производство губчатого железа во вращающихся трубчатых печах реферат

Обновлено: 09.05.2024

Получение железа непосредственно из руды вполне возможно теоретически и может быть легко осуществимо в лабораторных условиях; поэтому задачей металлургов было отыскать способ непосредственного получения железа из руды в промышленном масштабе.

Такие способы в настоящее время найдены и начинают применяться.

Железо, полученное непосредственно из руды, иногда называют губчатым железом, а способ его получения — прямым или бездоменным способом.

Делаются попытки применять бездоменный способ получения железа в заводском масштабе в России, Швеции, Норвегии, Германии, Англии и США. Все известные в настоящее время способы прямого получения железа можно разделить на две группы: 1) способы, при которых железо получают воздействием на руду газообразного восстановителя, и 2) способы, при которых применяют твердый восстановитель.

В качестве газообразных восстановителей применяют окись углерода и водород; взаимодействие их с рудой может быть выражено уравнениями

Окись углерода и водород, участвующие в процессе, не могут быть использованы полностью. В результате процесса получается как бы равновесная газовая смесь, состоящая из окиси углерода, водорода, углекислого газа и водяного пара; поэтому для успешного течения процесса требуется давать избыток восстановителя в количестве до 60% от теоретически необходимого.

Если углерод вводится в процесс в твердом виде, то его количество может быть близким к теоретически необходимому. Реакция восстановления идет по уравнению

В настоящее время запатентовано в разных странах до 500 способов прямого получения железа.

На фиг. 32 представлена схема установки, работающей с газообразным восстановителем. Надписи на фигуре объясняют весь ход процесса. Руду дробят, подогревают до 850° и обжигают; после этого руда поступает во вращающуюся трубчатую печь, где происходит восстановление под действием движущихся навстречу руде восстановительных газов. По выходе из печи через охладительный конвейер масса измельчается на шаровой мельнице; измельченная масса, состоящая из восстановленного железа и пустой породы, проходит через магнитный сепаратор; полученное на сепараторе железо поступает на пресс, где его брикетируют.

В случае применения твердого восстановителя процесс состоит из следующих операций: измельчения руды; магнитного обогащения, в результате которого в руде должно оставаться не более 3% пустой породы; смешивания обогащенной руды с измельченным топливом, содержащим 2—3% опилок или другой органического происхождения массы; брикетирования массы; обжига брикетов в печах, в результате которого происходит восстановление железа за счет углерода, содержащегося в массе брикета.

Дальнейшая обработка полученной губчатой массы и переработка полученного железа в сталь производится так же, как в случае применения газообразного восстановителя.

Полученное таким способом железо имеет вид губчатой массы и называется губчатым. Брикеты губчатого железа переплавляют в электропечах, где в железо вводится требуемое количество углерода и других примесей.

Прямое получение железа непосредственно из руд, существовавшее задолго до появления доменных печей и возникновения двухстадийной технологической схемы производства железа и стали, в последнее время вновь, но уже на современной основе, развивается во все увеличивающихся масштабах.
Особенно большое значение этому способу придается в странах с ограниченными ресурсами высококачественного металлургического сырья и топлива. Производство железа методом прямого восстановления в основном сосредоточено в Швеции (в 1956 г. было произведено 122 тыс. г). Имеются также промышленные установки в Китае, Японии, Чехословакии, Канаде, США, ФРГ и России.
Существующие способы прямого получения железа из руд в зависимости от физического состояния получаемого продукта и температуры процесса можно разделить на три группы.
1. Способы получения губчатого железа, осуществляемые при сравнительно низких температурах, при которых происходит только восстановление окислов железа без плавления пустой породы. Продукт восстановления получается в твердом виде.
2. Способы получения крицы. Температурные условия процесса значительно выше, при этом происходит расплавление пустой породы с образованием шлака, а частицы восстановленного металла свариваются между собой, образуя тестообразную крицу.
3. Способ прямого получения жидкой стали, осуществляемый при температурах выше точки плавления железа. Конечные продукты процесса — жидкий металл и шлак.
При производстве губчатого железа обычно используются богатые, чистые от вредных примесей руды или концентраты и малосернистые восстановители, так как пустая порода процесса восстановления не претерпевает никаких изменений и остается ib губчатом железе, а сера восстановителя может перейти в железо.
При производстве крицы в связи с переходом пустой породы в шлак, который затем отделяется от металла, можно использовать бедные руды и низкосортное топливо. В качестве восстановителен применяют окись углерода, водород или смеси газов, а также коксик и различные виды твердого низкосортного топлива.
Продукты восстановления в зависимости от степени чистоты используются для различных целей. Губчатое железо используется для производства железного порошка и как заменитель железного лома при выплавке высококачественной стали в кислых мартеновских и электрических печах.
Крица, обычно более загрязненная примесями, применяется в доменных печах или в качестве заменителя лома в мартеновских и электродуговых печах.
Основной недостаток всех известных способов прямого получения железа из руд — сравнительно небольшая производительность установок, что и ограничивает их распространение.
В настоящее время во многих странах, в том числе и в России, совершенствуют существующие и ищут новые, более производительные и перспективные методы получения губчатого железа или непосредственно жидкой стали из руд, минуя доменный процесс.

Для получения губчатого железа применяют шахтные, кольцевые, туннельные и трубчатые печи. В последнее время разработан ряд процессов получения порошка губчатого железа в кипящем слое в специальных реакторах.
В шахтных печах (метод Виберга) в качестве восстановителя используют газовую фазу из CO и H2, которая циркулирует по замкнутой системе, включающей электрогазогенератор, фильтр и собственно шахтную печь (рис. 18).

Газовая смесь при 950° вводится в нижнюю часть печи и при движении вверх навстречу опускающейся шихте восстанавливает окислы железа до металлического железа. Большая часть газа при 800° отводится из печи и подается в электрогазогенератор, представляющий собой довольно узкую и высокую шахту, заполненную древесным углем или коксом. В верхней и нижней части шахты расположено четыре пары электродов, служащих для нагрева столба топлива до 1100—1150 .
В электрогазогенераторе газ, который содержит примерно 25% CO2, проходя сверху вниз и омывая раскаленные куски кокса, подвергается регенерации по реакциям

На выходе газ состоит в основном из окиси углерода, 20—30% H2 и 3—5% CO2.
Для обогащения газа водородом в электрогазогенератор подается водяной пар или природный газ Природный газ, реагируя с поступающим газом по реакции

улучшает его состав.
По пути к шахтной печи газ проходит через фильтр с доломитом, где поглощается содержащаяся в нем сера. Циркуляция газа через систему осуществляется вентилятором.
В качестве сырья используются обогащенные окатыши, окомкованные железорудные концентраты с содержанием 64—67% Fe.
Губчатое железо обычно содержит не менее 90% Fe, 0,005% S, 0,005% P и используется для производства высококачественных сталей.
Способ получения губчатого железа в тиглях (метод Хагенес) предусматривает использование твердого восстановителя.
В огнеупорные тигли чередующимися слоями загружают тонкоизмельченный богатый железом концентрат или окалину и смесь коксика с известняком. Коксовую мелочь дают в избытке, чтобы предотвратить окисление железа при охлаждении. Известняк необходим для поглощения серы коксика.
Тигли помещает в печь периодического действия, кольцевую или туннельную, где нагревают до 1100—1200° и выдерживают 50—60 час. Весь процесс, включая нагрев и охлаждение в печи объемом 3000 м3, вмещающей 35 000 тиглей, длится 180 час.
При применении очень чистой руды или концентратов получается высокого качества губчатое железо, в котором содержание пустой породы не превышает 0,5%, 0,1% С и менее 0,02% S.
Губчатое железо используют для получения железного порошка и производства высококачественных сталей. Установки этого типа имеют производительность 15—30 тыс. т в год. Таким способом получают железо в Швеции, Канаде, США и других странах, в том числе в России.
При производстве губчатого железа во вращающихся печах в трубчатую наклонную печь загружают смесь руды (концентрата или агломерата) с коксовой мелочью (или другим низкосортным углем). В печи поддерживается температура не выше 1000—1100° во избежание образования настылей на футеровке печи и сваривания частиц восстановленного железа. При вращении печи шихта непрерывно перемешивается и передвигается к разгрузочному концу.
Избыток углерода в шихте создает восстановительные условия и обеспечивает примерно 90% восстановления окислов железа. Конечный продукт охлаждают и при необходимости дробят. Железо отделяют от остатка восстановителя магнитной сепарацией.
Этот способ не нашел широкого распространения: имеются только полупромышленные установки в Швеции, США и Японии.
Более перспективны для получения губчатого железа процессы прямого восстановления железных руд в кипящем слое водородом или смесью водорода и окиси углерода.

Разработано несколько процессов, которые основаны на принципе восстановления окислов во взвешенном состоянии в специальном реакторе. Восходящий поток газа-восстановителя поддерживает частицы измельченной руды в псевдожидком состоянии; в то же время он разобщает их, обеспечивая хороший контакт с газовой фазой, а значит и высокие скорости реакций восстановления. Отличаются эти процессы друг от друга температурными условиями (от 480 до 900°), давлением вое становительного газа (от атмосферного до 28 ати) и составом газовой фазы. Конечный продукт получается обычно в виде порошка железа: возможно также получение цементита при применении в качестве восстановительного газа окиси углерода. Считается наиболее перспективным для внедрения в промышленное производство Н-процесс, разработанный в США. Отличительные особенности этого процесса — относительно низкие температуры (540—480°) и повышенное давление (17—28 ати) восстановительного газа-водорода.
При умеренных температурах процесса предотвращается слипание частиц восстановленного железа и не требуется применение дорогостоящих огнеупорных материалов, а при высоком давлении водорода ускоряется процесс восстановления, устраняется возможность зарастания реактора настылями и, кроме того, облегчается и удешевляется сушка отводимого из реактора увлажненного водорода.
На рис. 19 приведена принципиальная схема Н-процесса. Тонкоизмельченная руда (до 20 меш), предварительно подогретая в шахтной или вращающейся печи, пневматическим транспортом (инертным газом) через промежуточный и разгрузочный бункеры подается в реактор, где осуществляется процесс восстановления.
Реактор представляет собой цилиндрический сосуд с одной или двумя подовыми решетками. При наличии двух подов на верхнем происходит предварительное восстановление высших окислов железа до закиси, на нижнем получается металлическое железо. Снизу в реактор под давлением 17—28 aти компрессором непрерывно подается сухой и нагретый до 540° водород. Процесс кипения регулируется толщиной слоя руды и скоростью подачи водорода таким образом, чтобы рудные частицы, подпираемые струями газа, были в непрерывном движении, но не уносились восходящим потоком газа.
После окончания процесса восстановления порошок железа выгружают пневмотранспортом (водородом) из реактора в разгрузочный бункер, а в реактор подают очередную порцию руды.
Ввиду пирофорности порошка его или брикетируют в горячем состоянии, или охлаждают в специальном контейнере для предотвращения окисления. Продолжительность одного цикла при весе порции руды 5 т от 8 до 12 час.
Восстановленное железо содержит в зависимости от состава применяемой руды до 95% Fe, 0,039—0,048% P и менее 0,01% S.

Кричное железо в настоящее время получают преимущественно во вращающихся течах.
Промышленные установки (рис. 20) для производства крицы, кроме вращающейся печи, включают устройства для хранения и загрузки шихтовых материалов, выгрузки и охлаждения продуктов процесса и оборудование для отделения крицы от шлака.
Во вращающихся печах возможна переработка различного железосодержащего сырья, в том числе высококремнеземистых и комплексных руд, пиритных огарков, колошниковой пыли, шлаков. Эти материалы, предварительно измельченные, смешивают с восстановителем и флюсами и непрерывно подают во вращающуюся наклонную печь. В качестве восстановителя можно использовать коксовую и угольную мелочь, буроугольный полукокс и другие виды низкосортного топлива.
Наклон и вращение печи способствуют перемешиванию и продвижению шихты к разгрузочному концу навстречу потоку горячих газов.

При движении материалов в печи сначала они нагреваются до 600°; нагрев сопровождается удалением влаги и летучих. Затем в средней части печи при 700—1000° протекают процессы прямого восстановления окислов железа до металлического железа. Образующаяся при этом окись углерода создает как бы защитный слой от окисления и, сгорая, нагревает стенки печи.
В так называемой кричной зоне, расположенной на разгрузочном конце печи, восстановленные частицы железа свариваются и образуют крицы размером от 5 до 30 мм. При этом образуется и шлак, состав и вязкость которого сильно влияют на ход процесса. Для хорошего крице-образования температура в этой зоне должна быть порядка 1270—1300°; она регулируется при помощи горелок, установленных у разгрузочного окна.
Продукт, состоящий из тестообразного шлака и включенных в него криц, охлаждают водой на ленте, дробят, сортируют и подвергают магнитной сепарации для отделения крицы. Содержание в крице углерода зависит от хода процесса, содержание серы и фосфора — от состава применяемых руд и топлива. В ходе процесса в крицу переходит до 30% серы шихты и до 80% фосфора. Выход железа составляет 90—95%.
Вращающиеся печи на одном из заводов в ГДР длиной 60 м и диаметром 3,6 м имели суточную производительность 100—125 т крицы или 300—435 т руды.
В настоящее время производство кричного железа развито в ГДР, Чехословакии, Китае, КНДР, Японии. У нас на Орско-Халиловском комбинате во вращающейся печи получают железоникелевую крицу из природно-легированных руд.

Губчатое железо получается путем восстановления концентратов или высококачественных железных руд в условиях воздействия на них относительно низких температур - менее 1100 градусов Цельсия. Такие процессы исключают плавление руды и ее спекание.

История

Достаточно давно было доказано, что получать сразу же железо из руды возможно. В лабораторных условиях этот процесс легко осуществить. Вследствие этого перед металлургами стояла задача по созданию технологических методов добычи железа в промышленных объемах непосредственно из руды. Сейчас такие методы найдены и внедрены в производство.

Железо, получаемое прямо из руды, получило название губчатого. А методы получения – бездоменные или способы прямого восстановления.

Первые опыты получения губчатого железа без использования доменных плавок в Советском Союзе предпринимались в 50-х годах прошлого века.

Первое производство этого металла в промышленность внедрили в 70-х годах. Первые технологические способы получения губчатого железа без использования домны отличались незначительной производительностью. Получаемый продукт содержал много разнообразных примесей.

Новый толчок этому производству дал природный газ. В 80-х годах XX века он стал широко применяться в горно-металлургическом производстве. Тогда было установлено, что он идеально подходит для осуществления прямого восстановления железа из руды. Более того, начали широко использоваться и иные неприродные газы (попутный газ нефтедобычи, газовые фракции при газификации разнообразных углей, и т. п.).

Совершенствование технологических процессов и внедрение их в 90-е годы привели к тому, что энергоемкость и капитальные затраты на прямое восстановление железа существенно снизились. Начался значительный рост производства железа не доменным способом.

Прямое внедоменное получение губчатого железа - процессы, когда металл восстанавливается из руды при помощи газов, твердого углерода. А также совместно - твердого углерода и газа. Он осуществляется при температуре порядка 1000 градусов Цельсия. При этом природную породу не доводят до шлакования, примеси в ней не восстанавливаются, вследствие чего металл получается достаточно чистым. Специалисты называют этот процесс и иными терминами:

прямое получение губчатого железа;
безкоксовая металлургия;
бездоменная металлургия;
частичная металлизация руды.

В настоящее время способы добычи метала такими методами в производственных масштабах практикуются в России, Китае, Швеции, Германии, Великобритании, Норвегии и других странах.

Все известные методы делятся на две группы:

железо образуется под воздействием на руду газообразного восстановителя;
под воздействием на железную руду твердого восстановителя.

Способов получения губчатого железа бездоменным методом запатентовано почти пятьсот.

Восстановление железа газообразным веществом

Для газообразного восстановления используют водород и окись углерода. Обычно используют способ, когда железную руду измельчают и нагревают до 850 градусов с последующим обжигом. Потом ее направляют во вращающуюся трубчатую печь. Там металл восстанавливается под воздействием движущихся навстречу рудной массе восстановительных газов. Перед выходом из печи он попадает в охладительной контейнер. Потом конечный продукт измельчают с использованием шаровой мельницы.

В последующем масса проходит через специальный магнитный сепаратор. Отсортированное сепаратором железо далее поступает под пресс, который осуществляет формирование губчатого железа в брикеты.

Получение железа твердым восстановителем

Если на производстве задействована технология получения губчатого железа путем твердого восстановления, то этот метод подразумевает в себя следующие операции:

дробление и измельчение руды;
для достижения высокой концентрации железа, не более 3% пустой породы, осуществляется магнитное обогащение;
обогащенная руда смешивается с топливом органического происхождения, в состав которого входят древесные опилки и иные аналогичные органические структуры;
создание из получившейся массы брикетов, с последующим перемещением их для обжига в печь.

Восстановление железа происходит вследствие сгорания углерода, который заключен в брикетах.

Полученное губчатое железо, как при твердом, так и газообразном восстановлении, в последующем направляется на стандартную переработку для получения стали.

Переплавка обычно осуществляется в электропечах, при этом в металл вводят необходимое количество углерода и иных примесей.

Классификация процессов

Металлурги классифицируют процессы бездоменного получения железа по виду конечного продукта, а именно:

производство материалов для домны с частичной металлизацией (от 30 до 50 процентов);
производство железа губчатого, продукта твердого, высоко металлизированного (от 85 до 95 процентов), для последующей переработки в сталь;
производство железа кричного, пластичного металлизированного продукта;
производство полупродукта или чугуна в жидком состоянии, для дальнейшего плавильного процесса.

Продукты прямого восстановления

К продуктам прямого восстановления железа принято относить четыре вида:

губчатое;
металлизированная шихта;
кричное;
чугун или углеродистый полупродукт.

Железо губчатое

Его получают в результате процессов, когда восстановление металлов происходит без плавления, при температуре меньше 1000-1200 градусов Цельсия. Исходя из того, каким было начальное сырье, твердое губчатое железо – пористые структуры, либо окатыши. В определенных случаях это металлический порошок. При этот металл характерен еще и тем, что у него достаточно высокая пористость (формой напоминающая губку) вследствие того, что при восстановлении объемные характеристики сырья претерпели незначительные изменения.

Пористая поверхность такого железа приводит к высокой степени окисляемости в процессе хранения и транспортировки, при воздействии на него неблагоприятной окружающей среды (повышенной влажности).

Химический состав этого металла обязан своему составу первоначальному сырью (руде). По сравнению с ломом, губчатое железо более чистое. В нем минимальное присутствие примесей иных металлов.

Также губчатое железо, полученное прямым восстановлением, отличается и присутствием в нем пустых пород. Из-за того, что исходным материалом являются богатые концентраты и руды, его дополнительным очисткам не подвергают. Вследствие этого железо содержит в себе все включения пустой породы исходной руды.

Губчатое железо нашло свое применение в производстве стали, изготовлении железного порошка и в медной цементации.

Шихта металлизированная

Частично восстановленное железо называют металлизированной шихтой. Ее применяют для охлаждения плавильного процесса, а также для последующей плавки в доменных печах. Уровень восстановления металлизированной шихты ниже 80%. Губчатое железо гораздо чище, степень его восстановления более 90%.

Железо кричное

Кричное железо, получаемое бездоменным способом, производится в трубчатых вращающихся печах. Температура восстановления его в диапазоне от 1100 до 1200 градусов Цельсия. Этот продукт представляет собой небольшие металлические частички, в которых шлаковые примеси. Объем шлака в кричном железе высок, составляет примерно 10-20 процентов. Это железо отличается значительными примесями серы и фосфора.

Применяют крицу для последующей переплавки в домнах. Отдельные технологии используют этот продукт при выплавке стали в электрический печах.

Углеродистый полупродукт или чугун

Эти продукты получают при технологии восстановления твердым топливом. По своим характеристикам они аналогичны тем, которые выплавляют в домнах. Более того, углеродистый полупродукт или чугун иногда получается с гораздо меньшим содержанием посторонних примесей.

Дальнейшая работа с этими материалами для получения стали осуществляется традиционными способами.

В шахтных печах и ретортах получают губчатое железо газообразными восстановителями в толстом слое железосодержащих окатышей. В качестве восстановителей применяют конвертированный природный газ, состоящий в основном из водорода (H₂) и оксида углерода (CO).

Процесс производства железа осуществляют в противотоке железорудных материалов, загружаемых в агрегат сверху, и нагретых восстановительных газов, подаваемых снизу. Работа агрегата в противотоке дает возможность достигать высокой производительности при хорошем использовании газа.

Восстановительный газ получают в кислородном реакторе, путем неполного сжигания природного газа в кислороде по реакции:

Полученный газ, содержащий 29% CO, 55% H2 и 13% окислителей (H₂O и CO₂) освобождают частично от окислителей, нагревают, до температуры 1100 –1150 °С и через фурмы подают в печь. Горячий газ, поднимаясь навстречу опускающимся окатышам, нагревает и восстанавливает их. Процесс восстановления проходит при температуре 850 – 1050 °С в зоне нагрева и вос-становления, расположенной над фурмами печи. Ниже фурм расположена зона охлаждения, в которой окатыши охлаждаются оборотными газами, предварите-льно подвергнутые очистке. К оборотным газам для охлаждения добавляют небольшое количество природного газа, обеспечивающее частичное науглеро-живание окатышей (около 1%), что целесообразно для сталеплавильного произ-водства.

Охлажденные металлизированные окатыши выгружаются из печи неп-рерывно и поступают в электропечи для выплавки стали.

Существует несколько разновидностей этого процесса. Главным отличием их от описанного выше является способ конверсии природного газа. В одном случае она осуществляется двуокисью углерода по реакции:

Конвертированный газ содержит в этом случае около 35% CO и 60% H. В другом случае конверсию природного газа проводят водяным паром по реакции:

Получаемый конвертированный газ содержит около 14% CO, 58% H2, 21% H₂O и 4 – 5%CO2. Перед использованием он подвергается осушке и содержит 16% CO, 73% H₂ и 6 – 7% CO₂.
Разновидностью способа является процесс в периодически действующих ретортах, используемых в качестве агрегатов восстановления. На установке таких реторт четыре. Емкость каждой реторты 100 – 150 т. Реторты переставляются с одной позиции на другую, что обуславливает циклический характер процесса, состоящего из последовательных операций загрузки, нагрева и восстановления шихты, охлаждения и выгрузки губчатого железа. Реторты загружают и подают газ сверху.

Выгрузку губчатого железа производят снизу с помощью специальных скребков. Губчатое железо поступает на конвейер транспортирующий губку в сталеплавильное отделение.

На установке участвуют четыре реторты, в каждой из которых протекают различные процессы. В одной реторте происходит предварительный нагрев и восстановление шихты газом, выходящим из других реторт. В двух ретортах происходит довосстановление железа подогретым газом получаемым в кон-версионной установке. В четвертой происходит науглероживание губчатого железа. Готовое железо поступает на конвейер, а в освобожденную реторту загружают исходную шихту.
К недостаткам метода относят:

ГУБЧАТОЕ ЖЕЛЕЗО, продукт, получаемый путем восстановления железной руды при температуре ниже температуры плавления металла. Такое железо было первоначальным продуктом железоделательного производства до введения в практику металлургии доменной плавки. В последние десятилетия в некоторых странах ряд научных учреждений, а также отдельных специалистов, занимались разработкой методов получения губчатого железа при использовании низкосортных руды и топлива; было заявлено несколько десятков патентов на способы выработки губчатого железа и дальнейшей переработки его в торговые сорта и полуфабрикаты. Сам процесс восстановления окислов железа, содержащихся в руде, производится твердым углеродом (непосредственное восстановление) или окисью углерода (т. н. косвенное восстановление). В первом случае восстановление руды происходит при температуре от 700° и до температуры спекания данной руды; во втором случае - от 800—850° и до температуры спекания руды. Как тот, так и другой метод работы, в зависимости от качеств руды, имеет свои преимущества и свои недостатки. Из наиболее совершенных способов получения губчатого железа известны следующие:

1) Способ Bureau of Mines США, состоящий в том, что измельченные руда и тощий неспекающийся уголь нагреваются во вращающейся печи (барабанного типа), футерованной изнутри шамотом (фиг. 1); печь длиной в 8,2 м делает 1 об/мин.

Нагревание загруженного в печь материала производится при помощи нефтяной форсунки. Процесс восстановления происходит при температуре 850—950° и, во всяком случае, не выше 1000°. Восстановленный, но отнюдь не спекшийся материал выгружается из печи, охлаждается при условиях, исключающих доступ воздуха, затем обогащается в магнитных сепараторах. Процесс восстановления длится около 1 часа; суточная производительность печи около 3,5 т губчатого железа. Полученный продукт содержит до 1% углерода и должен быть отнесен к разряду сталей. Расход угля составляет 75% веса переработанной руды.

2) Способ Горней (Hornsey) основан также на прямом восстановлении углеродом окислов железа руды. По этому способу процесс происходит в печи, представляющей собой систему 3-х вращающихся барабанов (железных, футерованных изнутри), расположенных один над другим. В первый (верхний) барабан загружается только руда, которая здесь нагревается и обжигается горячими газами, выходящими из второго барабана, или сжиганием пылевидного топлива, если газов недостаточно (при бедных рудах). При переходе во второй барабан, где собственно и происходит процесс восстановления, к подогретой руде прибавляют достаточное для восстановления количество угля. Второй барабан, как и печь Bureau of Mines, нагревается при помощи нефтяной форсунки или от специальной топки. Из второго барабана загрузка поступает в третий для охлаждения; затем переходит на магнитный сепаратор для отбора полученного железа. Расход угля около 30% веса сырой руды. Для производства губчатого железа по системе Горней построен завод в Лорейн (Штат Огайо) производительностью в 200—250 т в сутки.

3) Способ инженера Эдвина, основанный на принципе косвенного (окисью углерода) восстановления руды в губчатое железо. Схема установки (фиг. 2) следующая.

Сырая руда поступает в дробилку 1, затем в шаровую мельницу 2, где измельчается до размеров горошины. Измельченная руда затем поступает в печь 3 для подогрева и обжига при температуре 800—850° и далее во вращающуюся печь 4, где подвергается восстановлению. По окончании процесса восстановления полученный продукт при помощи охлаждаемого транспортера (шнека) 5 передается для измельчения на вторую шаровую мельницу 6, а затем поступает на магнитный сепаратор 7 для разделения на железо, поступающее в пресс 8, промежуточный продукт, содержащий еще некоторое количество железа, и отвалы (пустая порода). Циркуляция газа происходит след. обр.: из газохранилища (газгольдера) I газ через газомер III вентилятором IV нагнетается в подогреватель II, где он подогревается за счет теплоты газов, выходящих из вращающейся печи 4. Из подогревателя газ поступает в специальную электрическую печь V, в которую вводится из резервуаров VI нефть. Образующиеся нефтяные пары в смеси с газом проводятся далее в газогенераторе VII через слои кокса и извести и направляются в печь VIII (4), в которой и происходит сам процесс восстановления. Из печи газ поступает в газоподогреватель IX, а затем после промывки в скруббере X, очистки в специальном дезинтеграторе XI, поступает в газгольдер I. Избыток газа из газгольдера поступает как горючее в обжигательную печь 3. Печь V, а также слой кокса в газогенераторе, служат для перевода (восстановления) СО₂, содержащейся в газе, в СО. По способу Эдвина действует установка для получения губчатого железа из дундерландедальских руд в Норвегии. Получаемое здесь губчатое железо отличается чистотой и идет на изготовление высоких сортов железа и сталей.

Кроме приведенных методов получения губчатого железа, в технической литературе описан еще ряд других; в последнее время предложены комбинированные установки, в которых губчатое железо, получаемое в шахтных или вращающихся печах, поступает непосредственно как в пламенные, так и в электрические печи для переработки на сталь или железо. Губчатое железо, кроме передела на специальные (нержавеющие, кислотоупорные) сорта стали и железа, в последнее время идет для осаждения меди и других цветных металлов из растворов их солей.

Читайте также: