Wynalazcami metody wytapiania żelaza z rudy byli. Ruda żelaza

Najpierw opowiem o samym kamieniołomie. Lebedinsky GOK jest największym rosyjskim przedsiębiorstwem zajmującym się wydobyciem i przetwarzaniem rudy żelaza i posiada największą odkrywkę rudy żelaza na świecie. Zakład i kamieniołom znajdują się w regionie Biełgorod, między miastami Stary Oskol i Gubkin.

Widok na kamieniołom z góry. Jest naprawdę ogromny i rośnie każdego dnia. Głębokość kamieniołomu Lebedinsky GOK wynosi 250 m od poziomu morza lub 450 m od powierzchni ziemi (a średnica wynosi 4 na 5 kilometrów), woda gruntowa stale do niej przedostaje się i gdyby nie działanie pomp , po czym w ciągu miesiąca wypełniła się po brzegi. Dwukrotnie wpisany do Księgi Rekordów Guinnessa jako największy kamieniołom do wydobywania niepalnych minerałów.

Kilka oficjalnych informacji: Lebedinsky GOK jest częścią koncernu Metalloinvest i jest wiodącym producentem rudy żelaza w Rosji. W 2011 roku udział produkcji koncentratów przez zakład w całkowitej rocznej produkcji koncentratu rudy żelaza i rudy spieku w Rosji wyniósł 21%.

W kamieniołomie pracuje wiele różnego rodzaju sprzętu, ale najbardziej zauważalne są oczywiście wielotonowe wywrotki Belaz i Caterpillar.

W ciągu roku oba zakłady wchodzące w skład spółki (Lebedinsky i Mikhailovsky GOK) produkują około 40 milionów ton rudy żelaza w postaci koncentratu i rudy spieku (nie jest to wielkość produkcji, ale ruda już wzbogacona, to znaczy oddzielona ze skały płonnej). Okazuje się zatem, że w dwóch zakładach górniczo-przetwórczych dziennie produkuje się średnio około 110 tys. ton wzbogaconej rudy żelaza.

Ten dzieciak transportuje jednorazowo do 220 ton (!) rudy żelaza.

Koparka daje sygnał i ostrożnie cofa. Wystarczy kilka wiader i ciało olbrzyma jest wypełnione. Koparka ponownie daje sygnał i wywrotka odjeżdża.

Niedawno zakupiono Belazy o ładowności 160 i 220 ton (do tej pory ładowność wywrotek w kamieniołomach wynosiła nie więcej niż 136 ton), a spodziewane są koparki Hitachi o pojemności łyżki 23 metrów sześciennych. (Obecnie maksymalna pojemność łyżki łopat górniczych wynosi 12 metrów sześciennych).

Zamiennie „Belaz” i „Caterpillar”. Nawiasem mówiąc, importowana wywrotka przewozi tylko 180 ton. Wywrotki o tak dużej ładowności to nowy sprzęt, który obecnie trafia do zakładów wydobywczych i przetwórczych w ramach programu inwestycyjnego Metalloinvest mającego na celu poprawę efektywności kompleksu wydobywczo-transportowego.

Ciekawa faktura kamieni, zwróć uwagę. Jeśli się nie mylę, po lewej stronie jest kwarcyt, z takiej rudy wydobywa się żelazo. Kamieniołom jest pełen nie tylko rudy żelaza, ale także różnych minerałów. Na ogół nie nadają się one do dalszego przetwarzania na skalę przemysłową. Dziś ze skały płonnej pozyskuje się kredę, a do celów budowlanych wytwarza się również tłuczeń.

Piękne kamyki, nie mogę powiedzieć na pewno, jaki rodzaj minerału, czy ktoś może mi powiedzieć?

Codziennie w odkrywce Lebedinsky GOK pracują 133 jednostki głównego sprzętu górniczego (30 ciężkich wywrotek, 38 koparek, 20 burt, 45 jednostek trakcyjnych).

Oczywiście liczyłem na spektakularne wybuchy, ale nawet gdyby miały miejsce tego dnia, to i tak nie byłbym w stanie spenetrować terenu kamieniołomu. Taka eksplozja odbywa się raz na trzy tygodnie. Cały sprzęt, zgodnie z normami bezpieczeństwa (a jest ich dużo), jest wcześniej usuwany z kamieniołomu.

Lebedinsky GOK i Mikhailovsky GOK to dwa największe pod względem produkcji zakłady wydobywcze i przetwórcze rudy żelaza w Rosji. Metalloinvest posiada drugie co do wielkości rozpoznane złoża rudy żelaza na świecie - około 14,6 mld ton według międzynarodowej klasyfikacji JORC, co gwarantuje około 150 lat eksploatacji przy obecnym poziomie wydobycia. Tak więc mieszkańcy Starego Oskola i Gubkina będą mieli zapewnioną pracę na długi czas.

Pewnie zauważyliście z poprzednich zdjęć, że pogoda nie dopisała, padał deszcz, a w kamieniołomie była mgła. Bliżej wyjazdu trochę się rozproszył, ale wciąż niewiele. Wyciągnął zdjęcie tak bardzo, jak to możliwe. Wielkość kamieniołomu jest z pewnością imponująca.

W samym środku kamieniołomu znajduje się góra ze skałą płonną, wokół której wydobywano całą rudę zawierającą żelazo. Wkrótce planowane jest jego częściowe wysadzenie w powietrze i wywiezienie z kamieniołomu.

Ruda żelaza jest tam ładowana do pociągów, do specjalnych wzmocnionych wagonów, które wywożą rudę z kamieniołomu, nazywane są wywrotkami, ich ładowność wynosi 105 ton.

Warstwy geologiczne, dzięki którym można badać historię rozwoju Ziemi.

Gigantyczne maszyny z wysokości tarasu widokowego wydają się niczym więcej niż mrówkami.

Następnie ruda jest transportowana do zakładu, gdzie skała płonna jest oddzielana metodą separacji magnetycznej: ruda jest drobno kruszona, następnie przesyłana do bębna magnetycznego (separatora), do którego zgodnie z prawami fizyki przykleja się całe żelazo, a nie żelazo zmywa się wodą. Następnie z otrzymanego koncentratu rudy żelaza wytwarza się pelety i brykietowane na gorąco żelazo (HBI), które następnie wykorzystuje się do wytopu stali.
Żelazo brykietowane na gorąco (HBI) jest jednym z rodzajów żelaza bezpośrednio redukowanego (DRI). Materiał o wysokiej (>90%) zawartości żelaza uzyskiwany inną technologią niż wielkopiecowa. Stosowany jako surowiec do produkcji stali. Wysokiej jakości (z niewielką ilością szkodliwych zanieczyszczeń) zamiennik żeliwa, złomu.

W przeciwieństwie do surówki do produkcji HBI nie stosuje się koksu węglowego. Proces produkcji żeliwa brykietowanego opiera się na przetwarzaniu surowca rudy żelaza (peletu) w wysokich temperaturach, najczęściej za pomocą gazu ziemnego.

Nie można tak po prostu wejść do zakładu HBI, ponieważ proces pieczenia brykietowanych placków odbywa się w temperaturze około 900 stopni, a nie planowałem opalać się w Starym Oskolu).

Lebedinsky GOK jest jedynym producentem HBI w Rosji i WNP. Zakład rozpoczął produkcję tego typu wyrobów w 2001 roku uruchamiając zakład produkcyjny HBI (CHBI-1) w technologii HYL-III o wydajności 1,0 mln ton rocznie. W 2007 roku LGOK zakończył budowę drugiego etapu zakładu produkcyjnego HBI (HBI-2) w technologii MIDREX o zdolności produkcyjnej 1,4 mln ton/rok. Obecnie moce produkcyjne LGOK to 2,4 mln ton HBI rocznie.

Po kamieniołomie zwiedziliśmy Zakład Elektrometalurgiczny Oskol (OEMK), który jest częścią segmentu Hutniczego firmy. W jednym z warsztatów zakładu produkowane są takie kęsy stalowe. Ich długość może sięgać od 4 do 12 metrów, w zależności od życzeń klientów.

Widzisz snop iskier? W tym miejscu odcina się stalowy pręt.

Ciekawa maszyna z łyżką, zwana wagonem kubełkowym, do której w trakcie produkcji wsypuje się żużel.

W sąsiednim warsztacie OEMK pręty stalowe o różnych średnicach walcowane w innym warsztacie są toczone i polerowane. Nawiasem mówiąc, zakład ten jest siódmym co do wielkości przedsiębiorstwem w Rosji do produkcji stali i wyrobów stalowych.W 2011 r. Udział produkcji stali w OEMK wyniósł 5% całkowitej stali produkowanej w Rosji, udział wyrobów walcowanych również wyniósł 5%.

OEMK stosuje zaawansowane technologie, w tym bezpośrednią redukcję żelaza i topienie łukiem elektrycznym, co zapewnia produkcję wysokiej jakości metalu o obniżonej zawartości zanieczyszczeń.

Głównymi odbiorcami wyrobów stalowych OEMK na rynku rosyjskim są przedsiębiorstwa z branży motoryzacyjnej, maszynowej, rurowej, metalowej i łożyskowej.

Wyroby stalowe OEMK są eksportowane do Niemiec, Francji, USA, Włoch, Norwegii, Turcji, Egiptu i wielu innych krajów.

Zakład opanował produkcję wyrobów długich do produkcji wyrobów stosowanych przez czołowych światowych producentów samochodów, takich jak Peugeot, Mercedes, Ford, Renault, Volkswagen. Łożyska do tych samych samochodów zagranicznych są wykonane z niektórych produktów.

Nawiasem mówiąc, to nie pierwszy raz, kiedy zauważam kobiety - operatorki dźwigów w takich branżach.

W tym zakładzie niemalże sterylna czystość, nietypowa dla takich branż.

Jak starannie złożone stalowe pręty.

Na życzenie klienta do każdego produktu naklejana jest naklejka.

Numer wytopu i kod gatunku stali są wybite na naklejce.

Drugi koniec można oznaczyć farbą, a do każdej paczki gotowych produktów dołączone są metki z numerem kontraktu, krajem przeznaczenia, gatunkiem stali, numerem wytopu, rozmiarem w milimetrach, nazwą dostawcy i wagą paczki.

Produkty te są standardami, według których dostosowywane są urządzenia do walcowania precyzyjnego.

A ta maszyna może skanować produkt i identyfikować mikropęknięcia i wady, zanim metal trafi do klienta.

Firma bardzo poważnie traktuje bezpieczeństwo.

Cała woda wykorzystywana do produkcji jest oczyszczana przez najnowocześniejsze urządzenia.

To zakładowa oczyszczalnia ścieków. Po przetworzeniu jest czystszy niż w rzece, do której jest wyrzucany.

Woda techniczna, prawie destylowana. Jak każda woda przemysłowa, nie można jej pić, ale można jej raz spróbować, nie jest niebezpieczna dla zdrowia.

Następnego dnia udaliśmy się do Żeleznogorska, położonego w obwodzie kurskim. To tam znajduje się Michajłowski GOK. Na zdjęciu kompleks palarni nr 3 w budowie. Tutaj będzie produkowany pellet.

W jego budowę zostanie zainwestowane 450 mln dolarów. Przedsiębiorstwo zostanie wybudowane i oddane do użytku w 2014 roku.

To jest układ zakładu.

Następnie udaliśmy się do kamieniołomu Michajłowskiego GOK. Głębokość kamieniołomu MGOK wynosi ponad 350 metrów od powierzchni ziemi, a jego rozmiar to 3 na 7 kilometrów. Na jego terenie znajdują się właściwie trzy kamieniołomy, co widać na zdjęciu satelitarnym. Jeden duży i dwa mniejsze. Za około 3-5 lat kamieniołom rozrośnie się tak bardzo, że stanie się jednym wielkim i być może dogoni wielkością kamieniołom Lebedinsky.

W kamieniołomie pracuje 49 wywrotek, 54 jednostki trakcyjne, 21 lokomotyw spalinowych, 72 koparki, 17 platform wiertniczych, 28 spycharek i 7 równiarek.

Poza tym wydobycie rudy w MGOK nie różni się od LGOK.

Tym razem udało nam się jeszcze dojechać do zakładu, gdzie koncentrat rudy żelaza przerabiany jest na produkt końcowy - pellet.
Pelety to grudki rozdrobnionego koncentratu rudy. Półprodukt hutniczej produkcji żelaza. Jest produktem wzbogacania rud żelazonośnych specjalnymi metodami wzbogacania. Jest stosowany w produkcji wielkopiecowej do produkcji surówki.

Do produkcji pelletu używany jest koncentrat rudy żelaza. Aby usunąć zanieczyszczenia mineralne, pierwotną (surową) rudę drobno rozdrabnia się i wzbogaca na różne sposoby.

Proces wytwarzania pelletu jest często określany jako „granulowanie”. Mieszaninę, czyli mieszaninę drobno rozdrobnionych koncentratów minerałów zawierających żelazo, topnika (dodatków regulujących skład produktu) i utwardzaczy (zwykle glinki bentonitowej), zwilża się i granuluje w misach obrotowych (granulatorach) lub bębny do peletowania. Jest ich najwięcej na zdjęciu.

Podejdźmy bliżej.

W wyniku peletyzacji uzyskuje się cząstki zbliżone do kulistych o średnicy 5÷30 mm.

Całkiem interesujące obserwowanie procesu.

Śrut jest następnie prowadzony wzdłuż taśmy do komory wypalania.

Są suszone i wypalane w temperaturach 1200 ÷ 1300°C na specjalnych instalacjach - wypalarkach. Maszyny do pieczenia (najczęściej przenośnikowe) są przenośnikami wózków wypalających (palet) poruszających się po szynach.

Ale na zdjęciu - koncentrat, który wkrótce wpadnie do beczek.

W górnej części kalcynatora, nad wózkami kalcynującymi, znajduje się palenisko grzewcze, w którym spalane są paliwa gazowe, stałe lub płynne oraz powstaje nośnik ciepła do suszenia, podgrzewania i kalcynowania peletów. Istnieją maszyny do prażenia z chłodzeniem pelletu bezpośrednio na maszynie oraz z zewnętrzną chłodnicą. Niestety nie widzieliśmy tego procesu.

Pieczone pellety nabierają dużej wytrzymałości mechanicznej. Prażenie usuwa znaczną część zanieczyszczeń siarkowych. Tak wygląda gotowy produkt.

Pomimo faktu, że sprzęt jest używany od czasów radzieckich, proces jest zautomatyzowany i nie wymaga dużej liczby personelu do jego obsługi.

Rudę żelaza zaczął wydobywać człowiek wiele wieków temu. Już wtedy zalety stosowania żelaza stały się oczywiste.

Znalezienie formacji mineralnych zawierających żelazo jest dość łatwe, ponieważ pierwiastek ten stanowi około pięciu procent skorupy ziemskiej. Ogólnie rzecz biorąc, żelazo jest czwartym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w przyrodzie.

Nie można go znaleźć w czystej postaci, żelazo jest zawarte w pewnej ilości w wielu rodzajach skał. Ruda żelaza ma najwyższą zawartość żelaza, z którego wydobycie metalu jest najbardziej opłacalne ekonomicznie. Ilość zawartego w nim żelaza zależy od jego pochodzenia, którego normalna proporcja wynosi około 15%.

Skład chemiczny

Właściwości rudy żelaza, jej wartość i właściwości zależą bezpośrednio od jej składu chemicznego. Ruda żelaza może zawierać różne ilości żelaza i innych zanieczyszczeń. W zależności od tego istnieje kilka rodzajów:

• bardzo bogaty, gdy zawartość żelaza w rudach przekracza 65%;
• bogaty, procent żelaza, w którym waha się od 60% do 65%;
• średni, od 45% i więcej;
• ubogich, w których odsetek elementów użytecznych nie przekracza 45%.

Im więcej zanieczyszczeń ubocznych w składzie rudy żelaza, tym więcej energii potrzeba do jej przetworzenia, a produkcja wyrobów gotowych jest mniej wydajna.

Skład skały może być kombinacją różnych minerałów, skały płonnej i innych zanieczyszczeń, których stosunek zależy od jej złoża.

Rudy magnetyczne wyróżniają się tym, że są oparte na tlenku, który ma właściwości magnetyczne, ale przy silnym ogrzewaniu są tracone. Ilość tego rodzaju skały w przyrodzie jest ograniczona, ale zawartość żelaza w niej może nie być gorsza od czerwonej rudy żelaza. Na zewnątrz wygląda jak stałe kryształy czerni i błękitu.

Ruda żelaza Spar to ruda skały oparta na syderycie. Bardzo często zawiera znaczne ilości gliny. Ten rodzaj skały jest stosunkowo trudno spotykany w przyrodzie, co przy niewielkiej zawartości żelaza sprawia, że ​​jest rzadko stosowany. Dlatego nie można ich przypisać przemysłowym typom rud.

Oprócz tlenków w przyrodzie występują inne rudy oparte na krzemianach i węglanach. Zawartość żelaza w skale jest bardzo ważna dla jej zastosowań przemysłowych, ale ważna jest również obecność użytecznych produktów ubocznych, takich jak nikiel, magnez i molibden.

Branże aplikacji

Zakres rudy żelaza jest prawie całkowicie ograniczony do metalurgii. Stosowany jest głównie do wytapiania surówki, którą wydobywa się w piecach martenowskich lub konwertorowych. Obecnie żeliwo jest wykorzystywane w różnych sferach działalności człowieka, w tym w większości rodzajów produkcji przemysłowej.

W nie mniejszym stopniu stosuje się różne stopy na bazie żelaza - najszersze zastosowanie znalazła stal ze względu na swoją wytrzymałość i właściwości antykorozyjne.

Żeliwo, stal i różne inne stopy żelaza są używane w:

1. Inżynieria mechaniczna do produkcji różnych obrabiarek i urządzeń.
2. Przemysł motoryzacyjny, do produkcji silników, obudów, ram oraz innych podzespołów i części.
3. Przemysł wojskowy i rakietowy, w produkcji sprzętu specjalnego, broni i pocisków.
4. Budownictwo, jako element wzmacniający lub wznoszenie konstrukcji nośnych.
5. Przemysł lekki i spożywczy, jako pojemniki, linie produkcyjne, różne agregaty i urządzenia.
6. Przemysł wydobywczy jako maszyny i urządzenia specjalne.

Złoża rudy żelaza

Światowe rezerwy rudy żelaza są ograniczone pod względem ilości i lokalizacji. Obszary gromadzenia zasobów rudy nazywane są złożami. Obecnie złoża rud żelaza dzielą się na:

1. Endogenny. Charakteryzują się szczególnym położeniem w skorupie ziemskiej, zwykle w postaci rud tytanomagnetytu. Formy i lokalizacje takich inkluzji są różnorodne, mogą mieć postać soczewek, warstw znajdujących się w skorupie ziemskiej w postaci osadów, osadów wulkanicznych, w postaci rozmaitych żył i innych nieregularnych kształtów.
2. Egzogenny. Ten typ obejmuje złoża brązowej rudy żelaza i innych skał osadowych.
3. Metamorfogeniczny. Które obejmują osady kwarcytu.

Złoża takich rud można znaleźć na całej naszej planecie. Najwięcej złóż koncentruje się na terytorium republik poradzieckich. Szczególnie Ukraina, Rosja i Kazachstan.

Kraje takie jak Brazylia, Kanada, Australia, USA, Indie i RPA mają duże rezerwy żelaza. Jednocześnie prawie każdy kraj na świecie ma własne zagospodarowane złoża, w przypadku ich niedoboru rasa jest importowana z innych krajów.

Wzbogacanie rud żelaza

Jak wspomniano, istnieje kilka rodzajów rud. Bogaci mogą być przetwarzani natychmiast po wydobyciu ze skorupy ziemskiej, inni muszą się wzbogacić. Oprócz procesu wzbogacania, przetwarzanie rudy obejmuje kilka etapów, takich jak sortowanie, kruszenie, separacja i aglomeracja.

Do tej pory istnieje kilka głównych sposobów wzbogacania:

1. Zaczerwienienie.

Służy do oczyszczania rud z zanieczyszczeń bocznych w postaci gliny lub piasku, które są wypłukiwane strumieniami wody pod wysokim ciśnieniem. Ta operacja pozwala zwiększyć ilość żelaza w ubogiej rudzie o około 5%. Dlatego jest używany tylko w połączeniu z innymi rodzajami wzbogacania.

1. Czyszczenie grawitacyjne.

Odbywa się to za pomocą specjalnych rodzajów zawiesin, których gęstość przekracza gęstość skały płonnej, ale jest gorsza od gęstości żelaza. Pod wpływem sił grawitacyjnych elementy boczne unoszą się do góry, a żelazo opada na dno zawieszenia.

1. separacja magnetyczna.

Najpowszechniejsza metoda wzbogacania, która opiera się na różnym poziomie postrzegania przez składniki rudy oddziaływania sił magnetycznych. Taka separacja może być przeprowadzona z suchą skałą, mokrą skałą lub w alternatywnej kombinacji ich dwóch stanów.

Do przetwarzania suchych i mokrych mieszanek stosuje się specjalne bębny z elektromagnesami.

1. Flotacja.

W przypadku tej metody rozdrobniona ruda w postaci pyłu jest zanurzana w wodzie z dodatkiem specjalnej substancji (środka flotacyjnego) i powietrza. Pod działaniem odczynnika żelazo łączy się z pęcherzykami powietrza i unosi się na powierzchnię wody, a skała płonna opada na dno. Składniki zawierające żelazo są zbierane z powierzchni w postaci piany.

Proces produkcji żelaza rozpoczyna się od wytopu surówki, która zawiera znaczną ilość węgla (który dostaje się do surówki z koksu lub węgla drzewnego używanego do wytapiania rudy). Żeliwo jest bardzo twarde, ale kruche. Węgiel można całkowicie usunąć z żeliwa. Powstałe kute żelazo jest plastycznym, ale stosunkowo miękkim materiałem. Ponownie wprowadza się do niego pewną ilość węgla, w wyniku czego otrzymuje się stal o wystarczającej ciągliwości i jednocześnie wystarczającej twardości.

Oblicz ilość energii elektrycznej potrzebnej do wytopu 1 tony surówki w piecu elektrycznym, jeśli przyjmiemy, że a) reakcja redukcji żelaza w piecu przebiega zgodnie ze schematem

Wszystkie procesy metalurgiczne można podzielić na pierwotne i wtórne. Pod procesami pierwotnymi rozumie się wydobycie metalu z różnych surowców naturalnych lub sztucznych (proces wielkopiecowy, bezpośrednia produkcja żelaza, wytapianie czerni i

We wszystkich procesach wytapiania ciekła stal zawiera niewielką ilość rozpuszczonego tlenu (do 0,1%). Podczas krystalizacji stali tlen oddziałuje z rozpuszczonym węglem, tworząc tlenek węgla (P). Gaz ten (podobnie jak niektóre inne gazy rozpuszczone w ciekłej stali) jest uwalniany ze stali w postaci pęcherzyków. Ponadto wzdłuż granic ziaren stali uwalniane są tlenki żelaza i zanieczyszczenia metaliczne. Wszystko to prowadzi do pogorszenia właściwości mechanicznych stali.

Mangan wydobywa się w postaci żelazomanganu zawierającego 85-88% manganu, do 7% węgla, reszta to żelazo. Wytapianie żelazomanganu z mieszaniny rud manganu i żelaza odbywa się przy użyciu węgla jako środka redukującego. Równanie reakcji redukcji MnOz

Podczas utleniania węgla i zanieczyszczeń część metalicznego żelaza jest utleniana do tlenku FeO (odpady metalowe). Aby zmniejszyć utratę metalu, jest on regenerowany, to znaczy redukowany do żelaza. Zgodnie z tym w procesie wytapiania stali wyróżnia się dwa kolejne okresy - utlenianie i redukcję, które można przedstawić za pomocą schematu

B. Okres regeneracji wytopu w wytapianiu stali konwertorami tlenowymi jest przestrzennie oddzielony od okresu utleniania i następuje po uwolnieniu stali z konwertora w kadzi. Równocześnie z redukcją tlenku żelaza FeO w

Proces technologiczny przerobu rudy żelaza, węgla, wapienia i paliw węglowodorowych w produkt końcowy można podzielić na 3-4 główne etapy, które prowadzone są oddzielnie w celu uzyskania określonego produktu, który jest przetwarzany na produkt nowego rodzaju na Następny etap. Różne etapy procesu mogą odbywać się w tej samej jednostce procesowej. Pomoże to nie tylko zaoszczędzić energię i koszty transportu, ale także uprości cały proces. Główne etapy technologiczne w produkcji żeliwa i stali to: przygotowanie surowca (koksowanie węgla, prażenie wapienia, produkcja spieku rudy żelaza i peletów) produkcja surówki (wytapianie wielkopiecowe, produkcja żeliwa gąbczastego metodą bezpośrednia redukcja żelaza) konwertory tlenowe) wyroby walcowane (odlewanie ciągłe półwyrobów, walcowanie stali profilowej, produkcja rur, odkuwek).

Pierwszymi używanymi metalami były prawdopodobnie złoto i srebro, ponieważ można je znaleźć w naturze w stanie wolnym. Stosowano je głównie w przedmiotach dekoracyjnych. Miedzi zaczęto używać około 8000 lat p.n.e. do wyrobu narzędzi, broni, przyborów kuchennych i biżuterii. Około 3800 pne wynaleziono brąz - stop miedzi i cyny. W rezultacie ludzkość przeszła z epoki kamienia do epoki brązu. Następnie odkryto metodę wytapiania żelaza i rozpoczęła się epoka żelaza. W miarę jak ludzie gromadzili swoje doświadczenia chemiczne, rozszerzał się zakres użytecznych materiałów, które człowiek nauczył się uzyskiwać poprzez przetwarzanie szerokiej gamy rud.

Pirometalurgiczne metody wytapiania miedzi są nieodpowiednie do przeróbki rud ubogich, których nie można wzbogacić. Do tej kategorii zalicza się rudy utlenione, zarówno ubogie, jak i bogatsze, a także hałdy ubogich rud siarczkowych oraz odpady poflotacyjne ze wzbogacania. W przypadku tego surowca stosowane są metody ługowania miedzi z rudy i ekstrakcji jej z roztworów poprzez wytrącanie żelaza lub elektrolizę nierozpuszczalnymi anodami.

Najczęstszą rudą, z której otrzymuje się chrom, jest ruda chromowo-żelazowa FeCgaO. Oblicz zawartość (w procentach) zanieczyszczeń w rudzie, jeśli wiadomo, że z 1 tony rudy otrzymano 240 kg żelazochromu (stopu żelaza z chromem) zawierającego 65% chromu.

Jaka jest względna zawartość wagowa żelaza w tej rudzie (w procentach) Ile węgla potrzeba do wytopu żelaza z

Dzięki złożonemu zastosowaniu polimetalicznych rud siarczkowych uzyskuje się różne metale nieżelazne, kwas siarkowy i tlenek żelaza do wytapiania żelaza. Przykładami kompleksowego wykorzystania materiałów naturalnych, będących mieszaninami substancji organicznych, jest koksowanie węgla z towarzyszącym mu przemysłem chemicznym, przetwórstwem ropy naftowej, łupków, torfu i drewna. Z każdego rodzaju paliwa otrzymuje się setki produktów. Wcześniej, gdy koksowano węgiel, jedynym produktem tego procesu był koks, gaz spalano w piecach, a smołę wyrzucano. Obecnie z gazu koksowniczego wyodrębnia się węglowodory benzenowe, amoniak, siarkowodór i inne substancje cenne.

Topienie szkła. Szkło może być przezroczyste lub półprzezroczyste, bezbarwne lub kolorowe. Jest produktem przetapiania w wysokiej temperaturze mieszaniny krzemu (kwarc lub piasek), sody i wapienia. W celu uzyskania specyficznych lub nietypowych właściwości optycznych i innych właściwości fizycznych stosuje się inne materiały (aluminium, potaż, boran sodu, krzemian ołowiu lub węglan baru) jako dodatek do wytopu lub jako substytut części sody i kamienia wapiennego we wsadzie. Barwne wytopy powstają w wyniku dodania tlenków żelaza lub chromu (żółty lub zielony), siarczku kadmu (pomarańczowy), tlenków kobaltu (niebieski), manganu (magenta) i niklu (fioletowy). Temperatury, do których te składniki muszą być podgrzewane, przekraczają 1500°C. Szkło nie ma określonej temperatury topnienia i mięknie do stanu ciekłego w temperaturze 1350-1600 °C. Zużycie energii nawet w dobrze zaprojektowanych piecach wynosi około 4187 kJ/kg wyprodukowanego szkła. Wymaganą temperaturę płomienia (1800-1950°C) uzyskuje się przez spalanie gazu zmieszanego z powietrzem, podgrzanego do 1000°C w regeneracyjnym wymienniku ciepła, który zbudowany jest z cegieł ogniotrwałych i ogrzewany jest spalinami produktów spalania. Gaz wdmuchiwany jest do strumienia gorącego powietrza przez boczne ścianki górnej głowicy regeneratora, stanowiącej główną komorę spalania, a produkty spalania po oddaniu ciepła do masy szklanej opuszczają palenisko i trafiają do regeneratora położony naprzeciwko. Gdy temperatura podgrzania powietrza do spalania znacznie spadnie, następuje odwrócenie kierunku przepływu powietrza i produktów spalania, a gaz zostanie wprowadzony do strumienia powietrza ogrzanego w przeciwległym regeneratorze.

Elektrody koronowe w pionowych elektrofiltrach to cienki okrągły drut, drut z małymi kolcami lub drut o przekroju kwadratowym lub gwiaździstym. Ze względu na fakt, że elektrody wyładowcze mają często ponad 6 m długości, okrągły drut, choć wystarczająco cienki, aby zapewnić stabilną koronę, może nie być wystarczająco wytrzymały, zwłaszcza że jest poddawany wibracjom podczas wstrząsania. W związku z tym stosuje się drut większego kalibru o przekroju w kształcie kwadratu lub gwiazdy, z ostrymi krawędziami, które zapewniają utworzenie stabilnej korony. Elektrody z drutu kolczastego są preferowane w niektórych elektrofiltrach, a ostatnio były używane do osadzania mgły tlenku żelaza w produkcji stali tlenowo-paliwowej.

Zasada wykorzystania odpadów przemysłowych (zintegrowane wykorzystanie surowców, technologia bezodpadowa). Przekształcanie odpadów w produkty uboczne produkcji pozwala na lepsze wykorzystanie surowców, co z kolei obniża koszty produkcji i zapobiega zanieczyszczeniu środowiska. Na przykład metale nieżelazne, siarka, kwas siarkowy i tlenek żelaza (III) są otrzymywane z polimetalicznych rud siarczkowych podczas złożonej obróbki do wytapiania żelaza. Zintegrowane wykorzystanie surowców jest podstawą łączenia przedsiębiorstw. Jednocześnie powstają nowe gałęzie przemysłu, które przetwarzają odpady z głównego przedsiębiorstwa, co daje wysoki efekt ekonomiczny i jest istotnym elementem chemizacji gospodarki narodowej.

Metale można wydobywać z ich rud bezpośrednio poprzez redukcję elektrolityczną lub chemiczną. Redukcja elektrolityczna, o której była już mowa w rozdz. 19,6 jest stosowany na skalę przemysłową do otrzymywania najbardziej aktywnych metali: sodu, magnezu i glinu. Mniej aktywne metale, miedź, żelazo i cynk, są produkowane komercyjnie w drodze redukcji chemicznej, a większość mniej aktywnych metali jest wytwarzana w procesie redukcji stopionej w wysokiej temperaturze. Dlatego takie procesy nazywane są wytapianiem.

Dwutlenek węgla powstaje z redukcji tlenku żelaza [równanie (22.20)], a także z rozkładu wapienia. Ale wapień odgrywa rolę w hutnictwie żelaza nie tylko jako dostawca dwutlenku węgla. Odzyskana ruda zwykle zawiera

Podczas wytapiania żelaza żużel unosi się na powierzchni stopionego metalu, chroniąc go przed utlenianiem przez napływające powietrze. Powstałe żelazo i żużel są okresowo usuwane z pieca. Żelazo uzyskiwane w wielkim piecu nazywane jest żeliwem i zawiera do 5% węgla oraz do 2% innych zanieczyszczeń, krzemu, fosforu i siarki.

Podczas wytapiania żelaza w wielkim piecu zachodzą różnorodne procesy chemiczne, w szczególności redukcja tlenku żelaza (III) tlenkiem węgla (II), co można wyrazić równaniem

Reakcje chemiczne przy wytapianiu żelaza i stali zachodzą głównie w roztworach. Płynne żelazo i stal to roztwory różnych pierwiastków w żelazie. W wielkich piecach i piecach do wytopu stali oddziałują z płynnym żużlem - roztworem tlenków.

Selen i tellur występują w tak rzadkich minerałach jak C3Se, Pb5e, A25e, Cu2Te, PbTe, A2Te, AuTe, a także jako zanieczyszczenia w rudach siarczkowych miedzi, żelaza, niklu i ołowiu. Z przemysłowego punktu widzenia rudy miedzi są ważnym źródłem wydobycia tych pierwiastków. Podczas ich wypalania podczas wytapiania miedzi metalicznej większość selenu i telluru pozostaje w miedzi. Podczas elektrolitycznego oczyszczania miedzi, opisanego w rozdz. 19.6 zanieczyszczenia takie jak selen i tellur wraz z metalami szlachetnymi, złotem i srebrem, gromadzą się w tak zwanym szlamie anodowym. Gdy szlam anodowy jest traktowany stężonym kwasem siarkowym w temperaturze około 400°C, selen jest utleniany do dwutlenku selenu, który sublimuje z mieszaniny reakcyjnej

W niektórych przypadkach (np. przy wytapianiu stali transformatorowej) konieczne jest osiągnięcie bardzo niskiego stężenia węgla na poziomie 0,002-0,003%. Z powyższego równania widać, że w tym celu konieczne jest obniżenie pco Zastosowanie pieców próżniowych we współczesnej hutnictwie umożliwia wytapianie żelaza i stali z minimalną zawartością węgla.

Gdy żelazo jest wytapiane z magnetycznej rudy żelaza, jedna z reakcji zachodzących w wielkim piecu jest wyrażona równaniem Res04 + CO = ZReO + Oj Korzystając z danych w tabeli. 5 aplikacji, określić efekt termiczny reakcji. W jakim kierunku przesunie się równowaga tej reakcji, jeśli temperatura wzrośnie?

Magnetyczna ruda żelaza Ruda tlenku żelaza Zawartość żelaza 50-70%, złożona głównie z tlenku żelaza(11, ill) Pb3O, Surowiec do produkcji żelaza, dodatek do produkcji stali (wytop)

U-88. Z 1 tony rudy chromowo-żelazowej podczas wytapiania 240 kg stopu żelaza z chromem – żelazochromem, zawierającego 65% chromu, powstało Fe(CrO2)a. Oblicz procent zanieczyszczeń w rudzie.

Podczas wytapiania stali wysokochromowych typu Kh18N10T na powierzchni roboczej wyłożenia ogniotrwałego tworzy się swoista czaszka z dużą zawartością AlA TiO. .

W rezultacie w piecu powstają dwie warstwy cieczy - jaśniejszy żużel na górze i stopiony materiał składający się z FeS i U2S (matowy) poniżej. Żużel jest odsączany, a ciekły kamień wlewa się do konwertora, do którego dodaje się topnik i wdmuchuje powietrze. Konwerter do wytapiania miedzi jest podobny do tego stosowanego do produkcji stali, tylko powietrze jest do niego dostarczane z boku (gdy powietrze jest dostarczane od dołu, miedź jest silnie schładzana i krzepnie). W konwertorze powstaje stopiona miedź, siarczek żelaza zamienia się w tlenek, który zamienia się w żużel

Końcowa zawartość siarki w koksie kalcynowanym ze smoły olejowej Arlan jest taka sama jak w koksie z pozostałości po krakingu oleju romaszkino, tj. poniżej 1%. Pozostałe wskaźniki są w zasadzie takie same, z wyjątkiem zawartości wanadu (1,5 razy wyższa dla koksu Arlan), żelaza i innych metali. Podwyższona zawartość wanadu w koksie odsiarczonym jest tłumaczona wysoką zawartością wanadu w oleju arlanowym. Z tego powodu taki koks nie może być stosowany w przemyśle aluminiowym. Podczas wytapiania aluminium wanad, podobnie jak inne metale, jest wytwarzany z koksu

W pracy opisano wpływ manganu na pękanie siarczkowe stali. Mangan w ilości od 1 do 167 o wprowadzano w wytopie do żeliwa pancernego zawierającego 0,04% C, do stali 20 i stali U8. Wyniki badań przedstawiono w tabeli. 1.2, z którego widać, że stopowanie stali z manganem zwiększa ich podatność na pękanie w środowisku zawierającym siarkowodór, a negatywny wpływ manganu zależy od zawartości węgla w stali. Tak więc negatywny wpływ manganu na żelazo pancerne, stal 20 i stal U8 zaczyna objawiać się odpowiednio przy zawartości 3 2 n 1%. Negatywny wpływ manganu na pękanie stali autorzy wiążą z pojawieniem się tzw

W metalurgii duże znaczenie ma stop żelaza i krzemu, żelazokrzem. Stosowany jest do odtleniania wielu gatunków stali oraz do produkcji żelazostopów krzemowo-węglowych. Żelazokrzem o zawartości 9-17% 51 jest wytapiany w wielkich piecach z kwarcu, wiórów żelaznych i koksu. Żelazokrzem o wysokiej zawartości krzemu jest obiecującym materiałem do produkcji części aparatury chemicznej ze względu na wyjątkową kwasoodporność. Jest szeroko stosowany jako środek redukujący w wytapianiu krzemomanganu, żelazowolframu, ferromolibdenu. Dodatek krzemu do stali w postaci żelazokrzemu podczas jej wytapiania nadaje jej sprężystość i zwiększa odporność na korozję.

Niektóre cechy typowego procesu wytapiania można zilustrować redukcją żelaza. Ciągłe wytapianie żelaza odbywa się w specjalnym reaktorze zwanym wielkim piecem; jego schematyczne przedstawienie pokazano na ryc. 22.16. Mieszanka koksu, wapienia i pokruszonej rudy, zwykle zawierająca FejOs, jest ładowana do wielkiego pieca od góry. (Koks to stała pozostałość otrzymywana z koksowania paliw naturalnych, głównie węgla, w celu usunięcia z nich lotnych składników.) Ogrzane powietrze, czasem wzbogacone tlenem, wtłaczane jest do paleniska od dołu. Do uzyskania 1 tony żelaza potrzeba około 2 ton rudy, 1 tony koksu i 0,3 tony wapienia. Jeden wielki piec może wyprodukować do 2000 ton żelaza dziennie. Powietrze wtłaczane do pieca reaguje z węglem, tworząc CO. W tym przypadku wydziela się taka ilość ciepła, że ​​w dolnej części pieca powstaje temperatura rzędu 1500°C. Redukcję metalicznego żelaza można opisać reakcjami

Ile ton magnetycznej rudy żelaza, składającej się w 90% z FegOi, można wyprodukować przez wytop 2 ton surówki o zawartości żelaza 93%, jeśli wydajność produktu wynosi 92%

Wprowadzaniu krzemu do stali i żeliwa towarzyszy powstawanie krzemków żelaza (żelazokrzem FeSi). Żeliwo zawierające 15-17% krzemu jest kwasoodporne. Żelazokrzem jest dodawany do stali podczas wytapiania w celu usunięcia zawartego w niej tlenu.

STEIN jest produktem pośrednim w topieniu niektórych metali nieżelaznych (Cu, N1, Pv itp.) z ich rud lipidowych. Sh. - stop siarczku żelaza z siarczkami otrzymanych metali (na przykład Cu, 8).

Zjawisko obniżania temperatury topnienia roztworów ma ogromne znaczenie zarówno w przyrodzie, jak iw technice. Na przykład wytapianie surówki z rudy żelaza jest znacznie ułatwione dzięki temu, że temperatura topnienia żelaza jest obniżona o około 400 ° C z powodu rozpuszczania się w nim węgla i innych pierwiastków. To samo dotyczy ogniotrwałych tlenków tworzących skałę płonną, które wraz z topnikami (CaO) tworzą roztwór (żużel) topiący się w stosunkowo niskiej temperaturze. Umożliwia to prowadzenie w wielkich piecach ciągłego, okresowego procesu, uwalniającego z nich ciekłą surówkę i żużel. ]

Rudę żelaza uzyskuje się w zwykły sposób: wydobywanie odkrywkowe lub podziemne, a następnie transport w celu wstępnego przygotowania, gdzie materiał jest kruszony, myty i przetwarzany.

Rudę wlewa się do wielkiego pieca i poddaje działaniu gorącego powietrza i ciepła, które zamienia ją w stopione żelazo. Następnie jest usuwany z dna pieca do form zwanych tłokami, gdzie jest schładzany w celu wytworzenia surówki. Jest przekształcany w kute żelazo lub przetwarzany na stal na kilka sposobów.

Co to jest stal?

Na początku było żelazo. Jest jednym z nich, można go znaleźć niemal wszędzie, w połączeniu z wieloma innymi pierwiastkami, w postaci rudy. W Europie początek pracy z żelazem datuje się na 1700 rok p.n.e.

W 1786 roku francuscy naukowcy Berthollet, Monge i Vandermonde dokładnie ustalili, że różnica między żelazem, żeliwem i stalą wynika z różnej zawartości węgla. Niemniej jednak stal, zrobiona z żelaza, szybko stała się najważniejszym metalem rewolucji przemysłowej. Na początku XX wieku światowa produkcja stali wynosiła 28 milionów ton, sześć razy więcej niż w 1880 roku. Na początku I wojny światowej jego produkcja wynosiła 85 milionów ton. W ciągu kilku dekad praktycznie zastąpił żelazo.

Obecnie skatalogowanych jest ponad 3000 marek (preparatów chemicznych), nie licząc tych tworzonych pod indywidualne potrzeby. Wszystkie one przyczyniają się do tego, aby stal była materiałem najbardziej odpowiednim do wyzwań przyszłości.

Surowce do produkcji stali: pierwotne i wtórne

Wytapianie tego metalu przy użyciu wielu składników jest najczęstszą metodą ekstrakcji. Materiały wsadowe mogą być zarówno pierwotne, jak i wtórne. Główny skład wsadu to z reguły 55% surówki i 45% pozostałego złomu. Żelazostopy, przetworzone żeliwo i komercyjnie czyste metale są stosowane jako główny element stopu, z reguły wszystkie rodzaje metali żelaznych są klasyfikowane jako drugorzędne.

Ruda żelaza jest najważniejszym i podstawowym surowcem w hutnictwie żelaza i stali. Do wyprodukowania tony surówki potrzeba około 1,5 tony tego materiału. Do wyprodukowania jednej tony surówki zużywa się około 450 ton koksu. Wiele zakładów metalurgicznych nawet używa

Woda jest ważnym surowcem dla metalurgii żelaza. Stosowany jest głównie do gaszenia koksu, chłodzenia wielkich pieców, wytwarzania pary w drzwiach urządzeń hydraulicznych oraz usuwania ścieków. Do wyprodukowania tony stali potrzeba około 4 ton powietrza. Topnik jest używany w wielkim piecu do ekstrakcji zanieczyszczeń z rudy hutniczej. Wapień i dolomit łączą się z wydobywanymi zanieczyszczeniami, tworząc żużel.

Zarówno wielkie, jak i stalowe piece są wyłożone materiałami ogniotrwałymi. Stosowane są do licowania pieców przeznaczonych do wytapiania rudy żelaza. Do formowania stosuje się dwutlenek krzemu lub piasek. Do produkcji stali różnych gatunków stosuje się aluminium, chrom, kobalt, miedź, ołów, mangan, molibden, nikiel, cynę, wolfram, cynk, wanad itp. Spośród wszystkich tych żelazostopów mangan jest szeroko stosowany w hutnictwie.

Odpady żelaza uzyskane z rozebranych konstrukcji fabryk, maszyn, starych pojazdów itp. poddawane są recyklingowi i są szeroko stosowane w tej branży.

Żeliwo do stali

Stal jest wytapiana przy użyciu żeliwa znacznie częściej niż w przypadku innych materiałów. Żeliwo to termin, który zwykle odnosi się do żeliwa szarego, jednak utożsamia się je również z dużą grupą żelazostopów. Węgiel stanowi około 2,1 do 4% wagowych, podczas gdy krzem zazwyczaj stanowi od 1 do 3% wagowych stopu.

Wytapianie żelaza i stali odbywa się w temperaturze topnienia między 1150 a 1200 stopni, która jest o około 300 stopni niższa niż temperatura topnienia czystego żelaza. Żeliwo wykazuje również dobrą płynność, doskonałą skrawalność, odporność na odkształcenia, utlenianie i odlewanie.

Stal jest również stopem żelaza o zmiennej zawartości węgla. Zawartość węgla w stali wynosi od 0,2 do 2,1% wagowych i jest najbardziej ekonomicznym stopem żelaza. Wytapianie stali z żeliwa jest przydatne do różnych celów inżynieryjnych i konstrukcyjnych.

Ruda żelaza na stal

Proces stalowniczy rozpoczyna się od przetworzenia rudy żelaza. Skała zawierająca rudę żelaza jest kruszona. Rudę wydobywa się za pomocą walców magnetycznych. Drobnoziarnista ruda żelaza jest przetwarzana na gruboziarniste bryły do ​​wykorzystania w wielkim piecu. Węgiel jest oczyszczany z zanieczyszczeń, w wyniku czego otrzymuje się niemal czystą postać węgla. Mieszanina rudy żelaza i węgla jest następnie podgrzewana w celu wytworzenia stopionego żelaza lub surówki, z której wytwarzana jest stal.

W głównym piecu tlenowym głównym surowcem jest stopiona ruda żelaza, która jest mieszana z różnymi ilościami złomu stalowego i stopów w celu wytworzenia różnych gatunków stali. W elektrycznym piecu łukowym recyklingowany złom stalowy topi się bezpośrednio na nową stal. Około 12% stali jest wykonane z materiałów pochodzących z recyklingu.

Technologia wytapiania

Wytapianie to proces, w którym metal jest otrzymywany jako pierwiastek lub prosty związek z jego rudy przez ogrzewanie powyżej jego temperatury topnienia, zwykle w obecności środków utleniających, takich jak powietrze, lub czynników redukujących, takich jak koks.

W technologii hutniczej metal, który jest połączony z tlenem, takim jak tlenek żelaza, jest podgrzewany do wysokiej temperatury, a tlenek tworzy się w połączeniu z węglem w paliwie, który jest uwalniany jako tlenek lub dwutlenek węgla.
Inne zanieczyszczenia, określane zbiorczo jako pasma, są usuwane przez dodanie strumienia, z którym łączą się, tworząc żużel.

Nowoczesne topienie stali wykorzystuje piec pogłosowy. Skoncentrowana ruda i strumień (zwykle wapień) są ładowane od góry, podczas gdy stopiony kamień (połączenie miedzi, żelaza, siarki i żużla) jest pobierany od dołu. Aby usunąć żelazo z matowej powierzchni, konieczna jest druga obróbka cieplna w piecu konwertorowym.

Metoda konwektora tlenowego

Podstawowy proces tlenowy jest wiodącym procesem stalowniczym na świecie. Światowa produkcja stali konwertorowej w 2003 r. wyniosła 964,8 mln ton, czyli 63,3% produkcji ogółem. Produkcja konwerterów jest źródłem zanieczyszczenia środowiska. Główne problemy związane z tym to redukcja emisji, zrzutów i redukcja odpadów. Ich istota polega na wykorzystaniu energii wtórnej i zasobów materialnych.

Ciepło egzotermiczne jest generowane przez reakcje utleniania podczas odsalania.

Główny proces wytopu stali z wykorzystaniem zasobów własnych:

• Stopione żelazo (czasami nazywane gorącym metalem) z wielkiego pieca wlewa się do dużego pojemnika z wykładziną ogniotrwałą, zwanego kadzią.
• Metal w kadzi kierowany jest bezpośrednio do głównego etapu produkcji stali lub wstępnej obróbki.
• Tlen o wysokiej czystości pod ciśnieniem 700-1000 kilopaskali jest wtryskiwany z prędkością naddźwiękową na powierzchnię kąpieli żelaznej przez chłodzoną wodą lancę, która jest zawieszona w naczyniu i trzymana kilka stóp nad kąpielą.

Decyzja dotycząca obróbki wstępnej zależy od jakości surówki i pożądanej końcowej jakości stali. Pierwsze wyjmowane konwertery dolne, które można odłączyć i naprawić, są nadal w użyciu. Włócznie używane do dmuchania zostały zmienione. Aby zapobiec zakleszczaniu się lancy podczas wdmuchiwania, zastosowano kołnierze szczelinowe z długą, zwężającą się miedzianą końcówką. Końcówki końcówki po spaleniu wypalają CO powstały w wyniku wdmuchiwania do CO 2 i dostarczają dodatkowe ciepło. Do usuwania żużla stosuje się rzutki, kule ogniotrwałe i wykrywacze żużla.

Metoda konwektora tlenowego: zalety i wady

Nie wymaga kosztu sprzętu do oczyszczania gazu, ponieważ tworzenie się pyłu, czyli parowanie żelaza, zmniejsza się 3-krotnie. Ze względu na spadek wydajności żelaza obserwuje się wzrost wydajności ciekłej stali o 1,5 - 2,5%. Zaletą jest zwiększenie intensywności nadmuchu w tej metodzie, co umożliwia zwiększenie wydajności konwertera o 18%. Jakość stali jest wyższa, ponieważ temperatura w strefie nadmuchu jest obniżona, co prowadzi do zmniejszenia tworzenia się azotu.

Wady tej metody wytwarzania stali doprowadziły do ​​​​spadku zapotrzebowania na zużycie, ponieważ poziom zużycia tlenu wzrasta o 7% z powodu wysokiego zużycia paliwa podczas spalania. W recyklingowanym metalu występuje podwyższona zawartość wodoru, dlatego po zakończeniu procesu oczyszczenie tlenem zajmuje trochę czasu. Spośród wszystkich metod metoda z konwerterem tlenu ma największe tworzenie się żużla, powodem jest brak możliwości monitorowania procesu utleniania wewnątrz urządzenia.

metoda otwartego serca

Proces martenowski przez większą część XX wieku był główną częścią przetwarzania całej stali produkowanej na świecie. William Siemens w latach 60. XIX wieku szukał sposobu na podniesienie temperatury w piecu metalurgicznym, wskrzeszając starą propozycję wykorzystania ciepła odpadowego wytwarzanego przez piec. Podgrzał cegłę do wysokiej temperatury, a następnie tą samą drogą wprowadził powietrze do pieca. Podgrzane powietrze znacznie podniosło temperaturę płomienia.

Jako paliwo stosuje się gaz ziemny lub sproszkowane oleje ciężkie; powietrze i paliwo są podgrzewane przed spalaniem. Piec jest ładowany płynną surówką i złomem stalowym wraz z rudą żelaza, wapieniem, dolomitem i topnikami.

Sam piec jest wykonany z materiałów wysoce ogniotrwałych, takich jak cegły magnezytowe do palenisk. Piece martenowskie ważą do 600 ton i są zwykle instalowane w grupach, aby można było efektywnie wykorzystać masywne urządzenia pomocnicze potrzebne do ładowania pieców i obróbki ciekłej stali.

Chociaż proces z otwartym paleniskiem został prawie całkowicie zastąpiony w większości krajów uprzemysłowionych przez zasadowy proces tlenowy i elektryczny piec łukowy, stanowi on około 1/6 całej stali produkowanej na świecie.

Zalety i wady tej metody

Do zalet należy łatwość użycia i łatwość produkcji stali stopowej z różnymi dodatkami, które nadają materiałowi różne specjalistyczne właściwości. Niezbędne dodatki i stopy dodaje się bezpośrednio przed zakończeniem wytapiania.

Wady obejmują zmniejszoną wydajność w porównaniu z metodą konwertera tlenu. Ponadto jakość stali jest niższa w porównaniu z innymi metodami wytapiania metali.

Elektryczna metoda wytwarzania stali

Nowoczesną metodą wytapiania stali z wykorzystaniem własnych zasobów jest piec, który za pomocą łuku elektrycznego ogrzewa naładowany materiał. Wielkość przemysłowych pieców łukowych waha się od małych jednostek o pojemności około jednej tony (stosowanych w odlewniach do produkcji wyrobów żeliwnych) do jednostek 400 ton stosowanych w metalurgii wtórnej.

Stosowane w laboratoriach badawczych piece łukowe mogą mieć pojemność zaledwie kilkudziesięciu gramów. Temperatury przemysłowych elektrycznych pieców łukowych mogą dochodzić do 1800 ° C (3,272 ° F), podczas gdy instalacje laboratoryjne mogą przekraczać 3000 ° C (5432 ° F).

Piece łukowe różnią się od pieców indukcyjnych tym, że materiał wsadowy jest bezpośrednio wystawiony na działanie łuku elektrycznego, a prąd w zaciskach przepływa przez naładowany materiał. Elektryczny piec łukowy służy do produkcji stali, składa się z wymurówki ogniotrwałej, zwykle chłodzonej wodą, dużych rozmiarów, przykryty rozsuwanym dachem.

Piec jest podzielony głównie na trzy sekcje:

• Skorupa składająca się ze ścian bocznych i dolnej misy stalowej.
• Palenisko składa się z materiału ogniotrwałego, który rozciąga dolną misę.
• Dach z wyłożeniem ogniotrwałym lub chłodzeniem wodnym może być wykonany w formie kulistej lub stożka ściętego (przekrój stożkowy).

Zalety i wady metody

Metoda ta zajmuje wiodącą pozycję w dziedzinie produkcji stali. Metoda wytapiania stali służy do tworzenia wysokiej jakości metalu, który jest albo całkowicie pozbawiony, albo zawiera niewielką ilość niepożądanych zanieczyszczeń, takich jak siarka, fosfor i tlen.

Główną zaletą tej metody jest nagrzewanie, dzięki czemu można łatwo kontrolować temperaturę topnienia i osiągnąć niesamowitą szybkość nagrzewania metalu. Zautomatyzowana praca będzie przyjemnym dodatkiem do doskonałej okazji do wysokiej jakości obróbki różnego rodzaju złomu.

Wady obejmują wysokie zużycie energii.

Jak wydobywa się żelazo?

Żelazo jest najważniejszym pierwiastkiem chemicznym w układzie okresowym; metal, który jest używany w różnych gałęziach przemysłu. Jest wydobywany z rudy żelaza, która leży w trzewiach ziemi.

Jak wydobywa się żelazo: metody

Istnieje kilka sposobów wydobywania rudy żelaza. Wybór jednej lub drugiej metody będzie zależał od lokalizacji złóż, głębokości rudy i kilku innych czynników.

Żelazo wydobywa się zarówno w sposób otwarty, jak i zamknięty:

1. Wybierając pierwszą metodę należy zadbać o dostarczenie całego niezbędnego sprzętu bezpośrednio na samo pole. Tutaj z jego pomocą powstanie kamieniołom. W zależności od szerokości złoża kamieniołom może mieć różne średnice i głębokość do 500 metrów. Ta metoda wydobywania rudy żelaza jest odpowiednia, jeśli minerał nie jest głęboki.
2. Najbardziej powszechna jest zamknięta metoda wydobywania rudy żelaza. Podczas niego wykopuje się głębokie studnie-kopalnie do głębokości 1000 m, po bokach których wykopuje się gałęzie (korytarze) - sztolnie. Opuszcza się do nich specjalny sprzęt, za pomocą którego ruda jest usuwana z ziemi i unosi się na powierzchnię. W porównaniu z górnictwem odkrywkowym, podziemne wydobycie rud żelaza jest znacznie bardziej niebezpieczne i kosztowne.

Po wydobyciu rudy z trzewi ziemi ładuje się ją na specjalne maszyny podnoszące, które dostarczają rudę do przedsiębiorstw przetwórczych.

Przeróbka rudy żelaza

Ruda żelaza to skała zawierająca żelazo. Aby w przyszłości wysłać żelazo do przemysłu, trzeba je wydobywać ze skały. Aby to zrobić, samo żelazo jest wytapiane z kamiennych kawałków skały i odbywa się to w bardzo wysokich temperaturach (do 1400-1500 stopni).

Zazwyczaj wydobywana skała składa się z żelaza, węgla i zanieczyszczeń. Ładuje się go do wielkich pieców i ogrzewa, a sam węgiel utrzymuje wysoką temperaturę, podczas gdy żelazo nabiera płynnej konsystencji, po czym przelewa się je w różne formy. Jednocześnie żużle są oddzielane, a samo żelazo pozostaje czyste.