ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прямое получение железа, металлизация из "Топливо Кн2" Поиски в области бескоксовой металлургии показали расширение возможностей реализации способа прямого восстановления железа при использовании природного газа. Впервые это было продемонстрировано при восстановлении в шахтной печи в 1961 г (метод Пурофер , ФРГ). В 1971 г. в США и ФРГ были введены в эксплуатацию первые шахтные печи Мидрекс с годовой мощностью 400 тыс. т. Это явилось началом промышленного производства металлизованного сырья (ОЫ). Начиная с 1984 г., происходит устойчивый рост производства металлизированного продукта, объем которого в 2000 г составил 43,2 млн. т. В эксплуатации находилось 135 установок 0И1. Доля процессов, использующих для металлизации газ, составила при этом 93 %. При этом на процесс Мидрекс приходилось 68,2 %, ХИЛ-Ш — 18,6 %. [c.369] Промышленное освоение метода прямого получения губчатого железа (гж) из железорудных окатышей, реализованное в нашей стране на Оскольском электрометаллургическом комбинате, уже позволяет давать как технологические, так и технико-экономические оценки применения природного газа для реализации этого новейшего направления в металлургии [10.9, 10.10]. Идет также промышленное освоение прямого получения железа по методу ХИЛ-Ш на Лебединском ГОКе при парогазовой конверсии природного газа и с получением металлизированных брикетов. [c.369] Газообразный восстановитель является наиболее эффективным для большинства восстановительных афегатов. Наибольшее распросфанение в процессе получения губчатого железа (металлизованных окатышей) получила конверсия метана с никельсодержащими катализаторами. Однако крайне зафудняет этот процесс присутствие сернистых соединений в природном газе, которые разрушают катализаторы. [c.369] Исследования и практика работы показывают, что наиболее стабильно пока удается организовать конверсию метана в каталитических реформерах рекуперативного типа, при этом процесс протекает непрерывно с применением меньшего количества арматуры, чем в циклических регенеративных процессах (процесс Пурофер ). Кислородная конверсия пока не нашла широкого применения из-за возможного выделения и отложения сажистого углерода. [c.369] Тем не менее существует мнение [10.6], что в России нет перспективы для использования новых бескоксовых процессов на природном газе. Газ является, наряду с нефтью, бюджетообразующим (до 30 % доходов бюджета) ресурсом страны в связи с экспортом в страны Европы и другие страны. Экспорт газа, который является дефицитным ресурсом на мировом рынке, экономически более целесообразен, чем развитие на его базе новых металлургических процессов. Не случайно энергетическая стратегия России предусматривает сокращение доли газа в топливном балансе страны с 67 до 51 %. В топливно-энергетическом балансе России, обладающей 36% мировых запасов угая, его доля не превышает сейчас 13 %, а в США и Германии, например, она составляет более 55 %. Поэтому, по мнению [10.6], в России бескоксовые процессы должны продвигаться за счет жидкофазных процессов на угае, в частности, при использовании процесса Ромелт и его модификаций. Детальное сравнение различных методов бескоксовой металлургии проведено в ряде работ МИСиС [10.6-10.8]. В связи с тем, что жидкофазные восстановительные процессы протекают в плавильных ваннах, их рассмотрение отнесено нами в основном в гл. 11. [c.370] Однако уже здесь можно отметить, что по оценкам [10.6, 10.7] производственная себестоимость стали, полученной в дуговой электропечи в процессе Мидрекс-ЭДП на 29,2 % больше, чем при использовании 50 % чугуна процесса Ромелт в ЭДП. Минимальная продажная цена больше при этом на 28,7 % с учетом больших капзатрат в процессе Мидрекс-ЭДП — на 49,6 %. [c.370] Отметим при этом, что минимальную производственную себестоимость получения стали имеет все же процесс доменная печь-конвертер . Кроме того, процесс Мидрекс имеет, по оценкам, производственную себестоимость производства первичного железа, а также удельные капвложения и минимальную продажную цену меньше, чем процесс ХИЛ-Ш, соответственно на 4,3, 22,6 и 7,3 %. [c.370] По материалам [10.7], при мощности установок 1000 тыс. т/год расход природного газа на установках Мидрекс составляет 316,4 м /т в процессе ХИЛ-Ш — 334,0 м /т. [c.370] Однако последние данные [10.8] (см. табл. 10.5) свидетельствуют о возможности существенного сближения и соревновательности этих показателей в результате усовершенствования процессов. Так, по данным [10.6], в результате эволюции процесс Мидрекс имеет расход природного газа — 264,6 м /т, кислорода — 41,2 м /т, электроэнергии — 90 кВт ч/т при производительности 133,6 т/ч, т.е. общая энергоемкость по этим трем показателям составляет 367,85 кг у.т./т, или 10780 МДж/т, энергоемкость природный газ - кислород составляет 332,93 кг у.т./т, или 9757 МДж/т. [c.370] В процессе ХИЛ-Ш на заводе НуЬа 4М в Мексике общий расход природного газа составляет 2,2 Г кал/т, кислорода — 50 м /т, т.е. энергоемкость природный газ-кислород составляет 326,6 кг у.т./т, или 9512 МДж/т, т.е. даже несколько меньше, чем в процессе Мидрекс. [c.370] Детально анализ развития процессов металлизации проведен в работе [10.8]. В настоящем издании мы остановились лишь на процессах Мидрекс и ХИЛ, как имеющйх наибольшее распространение в мире и уже реализованных в нашей стране. [c.370] Как уже отмечалось, наибольшая часть губчатого железа для выплавки стали в мире производится процессом Мидрекса и процессом ХИЛ с использованием в качестве восстановителя природного газа, и лишь небольшая часть — процессами, базирующимися на твердом топливе. При этом процесс Мидрекс отличала высокая технологичность, достаточная равномерность металлизации (степень металлизации 94-95 %) и наибольшая экономичность по затратам тепла. Так, по показателям зарубежных установок, в процессе Мидрекс расходуется 11-12 ГДж/т, или природного газа около 308-336 м /т губчатого железа (375 -409 кг у.т./т). При этом конкурирующий процесс ХИЛ, осуществляемый в ретортах периодического действия, требует природного газа 380-400 м /т (465- 488 кг у.т/т). Однако по последним данным, показатели процессов Мидрекс и ХИЛ после усовершенствования в значительной степени сближаются. [c.371] Отметим, что благодаря последовательному усовершенствованию рекуператоров в процессе Мидрекс был осуществлен предварительный подогрев воздуха для сжигания природного и смешанного газов, а затем и топливного газа. Температура отходящих дымовых газов снизилась с 650 до 250 °С. Удельный расход тепла за длительный период эксплуатации снижен до 10,5 ГДж/т (359 кг у.т./т), а на отдельных установках достигнут показатель 9,85 ГДж/т губчатого железа (336 кг у.т./т). [c.371] Основным недостатком процесса Мидрекс являются достаточно жесткие условия по холодной и горячей прочности загружаемых окатышей. [c.371] Особенностью природного газа, поступающего на Оскольский комбинат, является возможность содержать до 150 мг/м соединений серы. Поскольку конверсия газа проводится на никелевых катализаторах, серосодержащие компоненты могут их отравить. Поэтому применяется двухступенчатая очистка природного газа в реакторах-десуль-фураторах. [c.372] Таким образом, в твердофазных процессах с шахтными печами (0К1) используется ряд новых технических решений. В частности, применяется нанесение защитных покрытий на окисленные окатыши с целью избежания их слипания, что позволяет повышать температуру восстановления при металлизации. Используется работа с повышенным давлением в шахтных печах, что улучшает их газодинамику. Осуществляется интенсификация процессов восстановления путем вдувания кислорода в восстановительный газ, идущий на интенсификацию. В результате появляется возможность повышать производительность шахтных печей за счет роста температуры восстановления до 900 °С, а также увеличения диаметра шахтных печей с 5 до 6,5 м. [c.373] В табл. 10.5 приведены конкретные технико-экономические показатели процесса Мидрекс в рассмотренные выше этапы развития технологии [10.8]. [c.374] Повышение производительности шахтных реакторов Мидрекс, как видно из приведенных данных, достигается за счет повышения температуры вдуваемого в реактор восстановительного газа. Способствует этому предотвращение спекания окатышей за счет частичной замены их кусювой рудой, а главным образом, за счет накатывания на них порошка СаО и MgO, как при производстве окатышей, так и перед загрузкой их в реактор металлизации. Применение кислорода, вдуваемого в восстановительный газ совместно с природным газом, также способствует увеличению температуры и оптимизации состава восстановительного газа. На это же нацелена технология OXY+. [c.374] Вернуться к основной статье