Гранулированное металлическое железо с превосходной стойкостью против ржавления и способ его производства


 


Владельцы патента RU 2419653:

МЕСАБИ НАГГЕТ ЭлЭлСи (US)

Изобретение относится к технологии производства гранулированного металлического железа. Гранулированное металлическое железо производят путем окускования смеси материалов, содержащей оксид железа и углеродистый восстановитель, загрузки и нагревания окускованной смеси материалов в восстановительной печи с подвижным подом для восстановления оксида железа в смеси материалов углеродистым восстановителем с получением горячего гранулированного металлического железа. Горячее гранулированное металлическое железо охлаждают при изменении его относительного положения и одновременном формировании на его поверхности оксидного покрытия путем приведения влаги в контакт с почти всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа в атмосфере инертного газа. Изобретение направлено на получение гранулированного металлического железа, имеющего высокую устойчивость к образованию красной ржавчины. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к технологиям производства гранулированного металлического железа путем окускования смеси материалов, включающей материал, содержащий оксид железа, и углеродистый восстановитель, и нагревания окускованной смеси материалов в восстановительной печи с подвижным подом, и, более конкретно, относится к технологиям предохранения гранулированного металлического железа от ржавления.

Уровень техники

Что касается относительно мелкомасштабного изготовления весьма разнообразных изделий из железа в небольших количествах, то был разработан способ производства гранулированного металлического железа путем окускования смеси материалов, включающей материал, содержащий оксид железа (источник железа), такой как железная руда, и углеродистый восстановитель, такой как уголь, нагревания окускованной смеси материалов в восстановительной печи с подвижным подом для твердофазного восстановления, и охлаждения полученного горячего гранулированного металлического железа с отделением его от шлака, образовавшегося в качестве побочного продукта. Горячее гранулированное металлическое железо охлаждается в охладителе до того места, где горячее гранулированное металлическое железо переносится подающим механизмом из восстановительной печи с подвижным подом. Внутренность охладителя косвенно охлаждается потоком воды, протекающей по его наружной поверхности. Горячее гранулированное металлическое железо, подаваемое в охладитель, охлаждается в то время, как его относительное положение изменяется в ходе его пропускания через внутренность охладителя, а затем выгружается из охладителя в виде гранулированного металлического железа.

Температура горячего гранулированного металлического железа в тот момент, когда оно подается в охладитель, составляет примерно от 900 до 1000°С. Горячее гранулированное металлическое железо охлаждается примерно до 150°С в охладителе, а затем выгружается из охладителя. В случае когда температура гранулированного металлического железа при выгрузке его из охладителя превышает 150°С, возникают условия для образования красной ржавчины на поверхности гранулированного металлического железа в результате реакции влаги воздуха с гранулированным металлическим железом. Поэтому, чтобы должным образом охлаждать горячее гранулированное металлическое железо в охладителе, общая длина охладителя должна быть увеличена, или же время, которое занимает прохождение горячего гранулированного металлического железа через охладитель, должно быть сделано более продолжительным за счет снижения скорости прохождения горячего гранулированного металлического железа. Однако для увеличения общей длины охладителя требуется расширение производственной установки, и, как следствие, увеличение масштаба оборудования. Таким образом, не может быть достигнута экономия места. Далее, снижение скорости прохождения горячего гранулированного металлического железа в охладителе сокращает производительность. Кроме того, повышение температуры внутри охладителя можно предотвратить увеличением количества воды, протекающей по наружной поверхности охладителя, однако снижение температуры, достигнутое увеличением количества воды, пренебрежимо мало.

Между тем, полученное в результате гранулированное металлическое железо после охлаждения может быть оставлено вне помещения вследствие дисбаланса между предложением и спросом. Когда гранулированное металлическое железо оставляется лежать в течение длительного периода времени, на поверхности гранулированного металлического железа может возникать красная ржавчина. Возникновение красной ржавчины ухудшает внешний вид гранулированного металлического железа, тем самым снижая коммерческую ценность. Более того, при возникновении красной ржавчины расходуется источник железа, что ведет к потере источника железа. Таким образом, было желательным гранулированное металлическое железо, которое имеет высокую устойчивость к образованию красной ржавчины.

Публикация японской нерассмотренной заявки на патент №3-268842, поданная ранее настоящими заявителями, не имеет отношения к технологии предотвращения возникновения красной ржавчины в гранулированном металлическом железе, произведенном при помощи восстановительной печи с подвижным подом, а предлагает способ производства чушкового чугуна для литья. Эта заявка на патент раскрывает, что возникновение красной ржавчины может быть предотвращено с помощью формирования покрытия из магнетита на поверхности чушкового чугуна путем охлаждения отливки чушкового чугуна с использованием тумана или водяного пара. Однако извлеченная из литейной формы чугунная чушка штабелируется на тележке, и туман или водяной пар воздействует на чугунную чушку в этом состоянии. Поэтому в этой технологии предохранить всю поверхность чугунной чушки целиком от красной ржавчины нельзя.

Раскрытие изобретения

При таких обстоятельствах было создано настоящее изобретение. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить гранулированное металлическое железо с превосходной стойкостью против ржавления, и еще одна задача состоит в том, чтобы предложить способ производства такого гранулированного металлического железа.

Способ производства гранулированного металлического железа согласно настоящему изобретению может разрешить вышеупомянутые проблемы. В этом способе гранулированное металлическое железо производят путем окускования смеси материалов, включающей материал, содержащий оксид железа, и углеродистый восстановитель; загрузки и нагревания окускованной смеси материалов в восстановительной печи с подвижным подом для восстановления оксида железа в смеси материалов углеродистым восстановителем с получением горячего гранулированного металлического железа; и охлаждения горячего гранулированного металлического железа, при этом горячее гранулированное металлическое железо охлаждают в то время, как изменяется его относительное положение; и на поверхности горячего гранулированного металлического железа формируют оксидное покрытие путем приведения влаги в контакт с почти всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа.

В способе согласно настоящему изобретению оксидное покрытие формируют на поверхности горячего гранулированного металлического железа путем приведения влаги в контакт с горячим гранулированным металлическим железом, полученным восстановлением в восстановительной печи с подвижным подом. Полученное таким образом гранулированное металлическое железо обладает превосходной стойкостью против ржавления благодаря оксидному покрытию, сформированному на поверхности гранулированного металлического железа, и защищено от образования красной ржавчины, даже если его оставляют лежать на длительный период времени. Дополнительно, в способе согласно настоящему изобретению влага, нанесенная на горячее гранулированное металлическое железо, отнимает теплоту от горячего гранулированного металлического железа, когда эта влага испаряется. Поэтому горячее гранулированное металлическое железо эффективно охлаждается. Вследствие этого, например, может быть уменьшена занимаемая оборудованием производственная площадь благодаря сокращению общей длины охладителя, или же может быть улучшена производительность путем повышения скорости прохождения горячего гранулированного металлического железа через охладитель.

Наилучший вариант осуществления изобретения

Авторы изобретения провели исследования с целью предоставления гранулированного металлического железа, которое является высокоустойчивым к образованию красной ржавчины, так что красной ржавчины возникает пренебрежимо мало, даже если гранулированное металлическое железо хранится при оставлении его лежать на воздухе в течение длительного периода времени. В результате было обнаружено, что возникновение красной ржавчины может быть предотвращено предварительным формированием оксидного покрытия на поверхности гранулированного металлического железа. Далее, было обнаружено, что гранулированное металлическое железо, имеющее такое оксидное покрытие, может быть без труда получено путем приведения влаги в контакт с почти всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа, произведенного в восстановительной печи с подвижным подом, когда оно охлаждается. Таким образом было создано настоящее изобретение.

Гранулированное металлическое железо, являющееся высокоустойчивым к образованию красной ржавчины, согласно настоящему изобретению имеет оксидное покрытие, сформированное на его поверхности. Гранулированное металлическое железо может быть предохранено от возникновения красной ржавчины с помощью оксидного покрытия, сформированного на его поверхности, даже если гранулированное металлическое железо оставлено лежать.

Когда толщина оксидного покрытия слишком мала, его действие против ржавления почти не проявляется, и на поверхности гранулированного металлического железа возникает красная ржавчина, когда оно оставлено лежать в окислительной атмосфере. Поэтому средняя толщина оксидного покрытия составляет, но не ограничивается им, предпочтительно 3 мкм или более, а более предпочтительно 5 мкм или более. Стойкость против ржавления повышается с увеличением толщины покрытия. Однако гранулированное металлическое железо представляет собой промежуточный продукт, и, следовательно, период времени, в течение которого гранулированное металлическое железо оставляется лежать, составляет самое большее от одного до двух месяцев, даже если оно хранится. Возникновение красной ржавчины может быть предотвращено в течение по меньшей мере этого периода. Поэтому средняя толщина в примерно 10 мкм является достаточной, а примерно 20 мкм - максимально большой.

Толщину оксидного покрытия измеряют путем исследования в десяти точках поперечного сечения гранулированного металлического железа вблизи поверхности с помощью сканирующего электронного микроскопа при 400-кратном увеличении и рассчитывают среднюю толщину.

Главным компонентом оксидного покрытия является магнетит (Fe3O4), который известен как черная ржавчина и пассивируется, предотвращая возникновение красной ржавчины. Здесь термин «главный компонент» означает, что оксидное покрытие содержит 90 процентов по массе или более этого компонента, т.е. магнетита, по данным определения компонентного состава оксидного покрытия с помощью рентгеновского дифракционного анализа.

Оксидное покрытие предпочтительно формируется так, чтобы покрывать 95% или более всей поверхности гранулированного металлического железа. Когда эта степень покрытия оксидным покрытием мала, красная ржавчина возникает на участках, не покрытых оксидным покрытием. Гранулированное металлическое железо, у которого вся поверхность покрыта оксидным покрытием, является наиболее предпочтительным.

Такое гранулированное металлическое железо может быть получено следующим способом: оксидное покрытие может быть сформировано на поверхности гранулированного металлического железа путем охлаждения горячего гранулированного металлического железа, восстановленного в восстановительной печи с подвижным подом, в то время, как его относительное положение изменяется; и приведения влаги в контакт с почти всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа, когда горячее гранулированное металлическое железо охлаждается.

А именно, оксидное покрытие формируют на поверхности горячего гранулированного металлического железа с помощью реакции влаги с этим горячим гранулированным металлическим железом, когда влагу приводят в контакт с горячим гранулированным металлическим железом. При этом, поскольку теплота горячего гранулированного металлического железа отводится за счет физической теплоты и теплоты испарения влаги при контакте горячего гранулированного металлического железа с влагой, горячее гранулированное металлическое железо эффективно охлаждается. В результате, например, может быть уменьшена общая длина охладителя или может быть сокращено время пребывания горячего гранулированного металлического железа в охладителе.

Также является важным изменять относительное положение горячего гранулированного металлического железа, когда оно приводится в контакт с влагой. Путем изменения относительного положения горячего гранулированного металлического железа влага может быть приведена в контакт с почти всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа, и, следовательно, оксидное покрытие может быть равномерно сформировано на всей поверхности горячего гранулированного металлического железа.

Относительное положение горячего гранулированного металлического железа означает положение относительно внутреннего дна охладителя. Более конкретно, это означает ситуацию, в которой положение горячего гранулированного металлического железа смещается в продольном направлении охладителя, и ситуацию, в которой положение горячего гранулированного металлического железа смещается в вертикальном направлении относительно внутреннего дна охладителя. Например, когда влага приводится в контакт с горячим гранулированным металлическим железом в тех условиях, что горячее гранулированное металлическое железо удерживается в конкретной части охладителя без изменения относительного положения горячего гранулированного металлического железа, влага приводится в контакт только с частью поверхности горячего гранулированного металлического железа. Поэтому оксидное покрытие формируется неравномерно, и вся поверхность горячего гранулированного металлического железа в целом не может быть предохранена от возникновения красной ржавчины.

Однако в этом отношении затруднительно точным образом привести влагу в контакт со всей поверхностью всего загруженного в охладитель горячего гранулированного металлического железа для формирования оксидного покрытия, даже если горячее гранулированное металлическое железо приводится в контакт с влагой в то время, как изменяется его относительное положение. Поэтому в способе согласно настоящему изобретению, для того чтобы привести влагу в контакт с почти всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа, способ предпочтительно рассчитан так, как описано ниже. Здесь термин «почти вся поверхность» означает приблизительно всю поверхность горячего гранулированного металлического железа. Влага может быть приведена в контакт с горячим гранулированным металлическим железом так, что оксидная пленка формируется с охватом 95% или более поверхности горячего гранулированного металлического железа. Наиболее предпочтительно, влага приводится в контакт со всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа.

Предпочтительным является охлаждение горячего гранулированного металлического железа в то время, как его направление, в дополнение к его относительному положению, изменяется для того, чтобы сформировать оксидное покрытие на почти всей поверхности горячего гранулированного металлического железа. За счет переворачивания горячего гранулированного металлического железа и изменения направления горячего гранулированного металлического железа это горячее гранулированное металлическое железо может изменять ту свою часть, где влага приходит с ним в контакт.

Чтобы охлаждать горячее гранулированное металлическое железо в то время, как изменяется его относительное положение, и чтобы приводить влагу в контакт с почти всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа, может быть применен, например, барабанный охладитель, вибрационный охладитель и лотковый конвейерный охладитель.

В барабанном охладителе поверхность внутренней стенки охладителя вращается вокруг центральной оси. Барабанный охладитель вращается со скоростью примерно от 0,5 до 4 об/мин, и за счет вращения поверхности внутренней стенки относительное положение горячего гранулированного металлического железа, загруженного в такой барабанный охладитель, изменяется в вертикальном направлении. Далее, горячее гранулированное металлическое железо охлаждается при перемещении от стороны впуска к стороне выпуска в охладителе при таком конструктивном исполнении барабанного охладителя, что его дно на стороне выпуска расположено ниже по высоте, чем на стороне впуска.

Вибрационный охладитель оснащен виброплощадкой, и горячее гранулированное металлическое железо загружается на эту виброплощадку. Относительное положение загруженного на виброплощадку горячего гранулированного металлического железа изменяется за счет вибрации виброплощадки. Кроме того, загруженное на виброплощадку горячее гранулированное металлическое железо охлаждается в ходе перемещения от стороны впуска к стороне выпуска при таком конструктивном исполнении виброплощадки, что виброплощадка на стороне выпуска расположена ниже по высоте, чем на стороне впуска.

Лотковый конвейерный охладитель оснащен конвейером, имеющим питающий лоток внутри охладителя, и горячее гранулированное металлическое железо загружается в этот питающий лоток. Горячее гранулированное металлическое железо, загруженное в питающий лоток, охлаждается в ходе изменения его относительного положения за счет работы конвейера и за счет функционирования виброгенератора, который предусматривается при необходимости. Однако, когда применяется лотковый конвейерный охладитель, в питающем лотке может скопиться большое количество воды в зависимости от количества влаги, которая приводится в контакт с горячим гранулированным металлическим железом. Поэтому питающий лоток предпочтительно оснащается дренажным механизмом.

Предпочтительно применяется барабанный или вибрационный охладитель. Поскольку при использовании барабанного или вибрационного охладителя направление горячего гранулированного металлического железа изменяется во время его прохождения через такой охладитель, поверхность горячего гранулированного металлического железа может быть приведена в равномерный контакт с влагой. В особенности, наиболее предпочтителен барабанный охладитель.

Влага может быть приведена в контакт с горячим гранулированным металлическим железом любым способом, например, разливанием (разбрызгиванием, струйным впрыскиванием и т.д.) влаги сверху на горячее гранулированное металлическое железо.

Влага может быть приведена в контакт с горячим гранулированным металлическим железом в любом месте, где может быть сформировано оксидное покрытие на поверхности горячего гранулированного металлического железа, когда они приведены в контакт друг с другом. Например, загруженное в охладитель горячее гранулированное металлическое железо может быть приведено в контакт с влагой путем подачи влаги на стороне впуска охладителя или подачи влаги около средней по ходу части или стороны выпуска охладителя. Горячее гранулированное металлическое железо может быть приведено в контакт с влагой перед загрузкой в охладитель горячего гранулированного металлического железа, полученного термическим восстановлением в восстановительной печи с подвижным подом. Дополнительно, влага может быть подана в охладитель одновременно с загрузкой в этот охладитель горячего гранулированного металлического железа, полученного термическим восстановлением в восстановительной печи с подвижным подом.

Здесь оксидное покрытие формируется на поверхности горячего гранулированного металлического железа, температура которого поддерживается при 250°С или более. Когда влага приводится в контакт с горячим гранулированным металлическим железом, охлажденным до менее чем 250°С, оксидное покрытие почти не образуется. Предпочтительно, влага приводится в контакт с горячим гранулированным металлическим железом, температура которого является как можно более высокой. При приведении влаги в контакт с горячим гранулированным металлическим железом высокой температуры оксидное покрытие легко формируется, и толщина этого оксидного покрытия увеличивается в размере, приводя в результате к улучшению стойкости против ржавления. Поэтому влага предпочтительно приводится в контакт с горячим гранулированным металлическим железом на стороне впуска охладителя с тем, чтобы эффективно формировать оксидное покрытие. Например, сторона впуска представляет собой область, где температура поверхности горячего гранулированного металлического железа поддерживается при 700°С или более. Поскольку такая область зависит от температуры горячего гранулированного металлического железа, когда оно загружается в охладитель, и охлаждающей способности охладителя, то эта область не может быть определена однозначно. Однако горячее гранулированное металлическое железо охлаждается до примерно 700°С в пределах нескольких минут после загрузки горячего гранулированного металлического железа в охладитель. Когда влага подается около средней по ходу части или стороны выпуска охладителя, горячее гранулированное металлическое железо охлаждается еще больше. Поэтому занимаемая оборудованием производственная площадь может быть уменьшена благодаря сокращению общей длины охладителя, или же может быть улучшена производительность путем повышения скорости прохождения горячего гранулированного металлического железа в охладителе.

Количество влаги, приводимой в контакт с горячим гранулированным металлическим железом, предпочтительно составляет 15 кг или более на тонну гранулированного металлического железа. Когда количество влаги составляет менее чем 15 кг на тонну гранулированного металлического железа, оксидное покрытие на поверхности горячего гранулированного металлического железа образуется недостаточно вследствие недостатка влаги. Количество влаги предпочтительно составляет 20 кг или более на тонну гранулированного металлического железа. Верхний предел количества влаги не является конкретно определенным, но большее количество влаги не обязательно формирует оксидное покрытие. Поэтому много воды уходит в стоки. Кроме того, когда применяется большое количество влаги, гранулированное металлическое железо после охлаждения выгружается из охладителя во влажном состоянии. Это создает затруднения при отделении гранулированного металлического железа от шлака или тому подобного. Поэтому дополнительно требуется процесс высушивания. Количество влаги предпочтительно составляет примерно 50 кг или менее на тонну гранулированного металлического железа. Более того, количество влаги, приводимой в контакт с горячим гранулированным металлическим железом, предпочтительно регулируется в пределах вышеупомянутого диапазона так, что температура гранулированного металлического железа, когда оно выгружается из охладителя, составляет примерно 150°С или менее.

Состояние влаги, когда она приводится в контакт с горячим гранулированным металлическим железом, не является конкретно определенным. В контакт с горячим гранулированным металлическим железом может быть приведена вода (жидкость), или же в контакт с горячим гранулированным металлическим железом может быть приведен водяной пар. В контакт с горячим гранулированным металлическим железом предпочтительно приводится водяной пар, поскольку, как представляется, оксидное покрытие формируется при контакте водяного пара с нагретым гранулированным металлическим железом. Другими словами, когда вода приводится в контакт с горячим гранулированным металлическим железом, представляется, что сначала вода вблизи поверхности горячего гранулированного металлического железа испаряется из-за теплового воздействия горячего гранулированного металлического железа, а затем при контакте этой испаренной воды с горячим гранулированным металлическим железом формируется оксидное покрытие.

Охладитель предпочтительно заполняется инертным газом. Это обусловливается тем, что, если в атмосфере присутствует кислород, то красная ржавчина появляется раньше формирования оксидного покрытия. Следовательно, охладитель предпочтительно имеет механизм герметизации и, желательно, выполнен таким образом, что атмосфера в охладителе может контролироваться.

Горячее гранулированное металлическое железо может быть произведено путем окускования смеси материалов, включающей материал, содержащий оксид железа, и углеродистый восстановитель; и загрузки, и нагревания окускованной смеси материалов в восстановительной печи с подвижным подом для восстановления оксида железа в смеси материалов углеродистым восстановителем.

Что касается материала, содержащего оксид железа, то может быть использован любой материал, при условии, что этот материал содержит оксид железа. Поэтому может быть использована не только железная руда, которая применяется чаще всего, но и, например, побочные продукты в виде пыли и вторичной окалины, остающиеся на предприятиях черной металлургии.

Что касается углеродистого восстановителя, может быть использован любой углеродистый материал, при условии, что он способен проявлять восстановительную активность. Примеры углеродистого материала включают угольный порошок, который получен только измельчением и просеиванием после добычи; измельченный кокс после термической обработки, такой как сухая перегонка; нефтяной кокс; и отходы пластмасс. Таким образом, может быть употреблен любой углеродистый восстановитель независимо от их типа. Например, может быть также использована колошниковая пыль, улавливаемая в качестве отходов производства, содержащих углеродистый материал.

Содержание связанного углерода в углеродистом восстановителе составляет, но не ограничивается им, предпочтительно 60 процентов по массе или более, более предпочтительно - 70 процентов по массе или более.

Соотношение компонента углеродистого восстановителя в смеси материалов может быть предпочтительно равным или большим, чем теоретическая эквивалентная масса, необходимая для восстановления оксида железа, но не ограничивается этим.

Когда смесь материалов подвергается окускованию, к смеси материалов примешивается влага так, чтобы смесь материалов легко окусковывалась. Термин «окускование» означает формирование простого компактного куска (комка) путем сжатия (уплотнения) или формования в окатыш, брикет или тому подобное. Окускованный материал может быть сформован в произвольной форме, такой как формы блока, гранулы, приблизительно сферическая, брикета, таблетки, стержня, эллипса и яйцевидные формы, но не ограничивается ими. Процесс окускования выполняется, но не ограничивается этим, путем гранулирования на валках или вальцах или прессования.

Размер окускованного материала составляет, но не ограничивается этим, предпочтительно примерно 3-25 мм в качестве среднего размера частиц, так что термическое восстановление осуществляется равномерно.

Содержание влаги, примешиваемой к смеси материалов, может быть задано так, чтобы смесь материалов могла быть окускована. Например, содержание влаги составляет примерно от 10 до 15 процентов по массе.

Предпочтительно, для того чтобы улучшить удобообрабатываемость, повышают прочность окускованного материала, который подготавливается путем окускования смеси материалов, включающей материал, содержащий оксид железа, и углеродистый восстановитель, путем примешивания разнообразных связующих (гашеная известь, бентониты, углеводы и т.д.).

Соотношение связующего в смеси предпочтительно составляет 0,5 процента по массе или более от смеси материалов. Когда его соотношение в смеси составляет менее 0,5 процента по массе, трудно повысить прочность окускованного материала. Это соотношение в смеси более предпочтительно составляет 0,7 процента по массе или более. Предпочтительным является более высокое соотношение в смеси, но превышение соотношения повышает стоимость производства. Более того, это требует увеличения количества влаги, что вызывает снижение производительности вследствие увеличения продолжительности высушивания. Поэтому соотношение связующего в смеси предпочтительно составляет примерно 1,5 процента по массе или менее, а более предпочтительно 1,2 процента по массе или менее.

Смесь материалов может далее содержать дополнительный компонент, такой как доломит, флюорит, магний или оксид кремния.

Далее, вышеупомянутый окускованный материал высушивается до тех пор, пока содержание влаги не сократится до примерно 0,25 процента по массе или менее. Высушивание может быть проведено нагреванием окускованного материала при примерно 80-200°С, но условия высушивания этим не ограничиваются.

Высушенный окускованный материал загружают и нагревают в восстановительной печи с подвижным подом для восстановления оксида железа в смеси материалов углеродистым восстановителем с получением горячего гранулированного металлического железа.

Настоящее изобретение теперь будет описано более подробно с привлечением примеров, но должно быть понятно, что примеры не предполагают ограничения изобретения. Напротив, любая модификация в рамках описанного выше или ниже назначения находится в пределах технической сущности настоящего изобретения.

ПРИМЕР 1

Окусковали смесь материалов (шихту), состоящую из 16,8 процента по массе (сухая масса) угольного порошка в качестве углеродистого восстановителя, 0,9 процента по массе (сухая масса) углевода в качестве связующего, 13 процентов по массе влаги, 72,9 процента по массе (сухая масса) материала, содержащего оксид железа (порошок железной руды), и 9,4 процента по массе (сухая масса) одного или более вспомогательных исходных материалов. Окускованный материал высушили, а затем загрузили в восстановительную печь с подвижным подом и нагревали в ней для восстановления оксида железа в смеси материалов углеродистым восстановителем с получением горячего гранулированного металлического железа. Окускованный материал сформовали в форме окатышей. Размер частиц варьировался от 16 мм до 19 мм, а средний размер частиц составлял 17,5 мм.

Количество горячего гранулированного металлического железа, выгружаемого из восстановительной печи с подвижным подом, составляло 4,4 тонны/ч. Горячее гранулированное металлическое железо загружали в барабанный охладитель (внутренний диаметр: 1,37 м, наклон: 1,2°) с подающим устройством и затем охлаждали. Когда горячее гранулированное металлическое железо загружали в охладитель, на это горячее гранулированное металлическое железо на входе в охладитель наливали воду с расходом 0,07 м3/час так, чтобы привести в контакт с горячим гранулированным металлическим железом. Температура горячего гранулированного металлического железа на входе в охладитель составляла 860°С. Барабанный охладитель вращался со скоростью 3,5 об/мин.

Температура гранулированного металлического железа на выходе из охладителя, т.е. температура после охлаждения, составляла 58°С. Поперечное сечение одного зерна, полученного в результате гранулированного металлического железа, исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа при 400-кратном увеличении, подтвердив, что на поверхности гранулированного металлического железа было сформировано покрытие. Это покрытие проанализировали с помощью рентгеновского дифракционного анализа, подтвердив, что компонентный состав покрытия представлял собой магнетит и что его толщина составляла примерно от 5 до 8 мкм.

Охлаждающая способность на единицу площади наружной поверхности охладителя, рассчитанная по снижению температуры в охладителе, составляла 59,6 ккал/м2/ч/°С.

ПРИМЕР 2

Горячее гранулированное металлическое железо получали так, как и в ПРИМЕРЕ 1, за исключением того, что наливание воды на входе в охладитель не проводили. В результате температура горячего гранулированного металлического железа составляла 860°С на входе в охладитель и составляла 109°С на выходе из охладителя.

Поперечное сечение одного зерна, полученного в результате гранулированного металлического железа, исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа при 400-кратном увеличении, подтвердив, что на поверхности гранулированного металлического железа такое покрытие сформировано не было.

Охлаждающая способность на единицу площади наружной поверхности охладителя, рассчитанная по снижению температуры в охладителе, составляла 35,1 ккал/м2/ч/°С.

Гранулированное металлическое железо, полученное в ПРИМЕРАХ 1 и 2, оставили лежать вне помещения на 1,5 месяца и затем визуально изучили степени возникновения красной ржавчины. В результате было подтверждено, что степень возникновения красной ржавчины в гранулированном металлическом железе, полученном в ПРИМЕРЕ 1, была меньшей, чем в гранулированном металлическом железе, полученном в ПРИМЕРЕ 2.

Что касается охлаждающей способности охладителя, то охлаждающая способность охладителя, использованного в ПРИМЕРЕ 1, была примерно в 1,7 раза большей, чем у охладителя, использованного в ПРИМЕРЕ 2. Поэтому длина охладителя может быть сокращена до примерно 1/1,7 от первоначальной благодаря наливанию воды на горячее гранулированное металлическое железо на входе в охладитель, как в ПРИМЕРЕ 1.

1. Способ производства гранулированного металлического железа с высокой стойкостью против ржавления, включающий окускование смеси материалов, содержащей оксид железа и углеродистый восстановитель, загрузку и нагревание окускованной смеси материалов в восстановительной печи с подвижным подом для восстановления оксида железа в смеси материалов углеродистым восстановителем с получением горячего гранулированного металлического железа и охлаждение горячего гранулированного металлического железа, отличающийся тем, что горячее гранулированное металлическое железо охлаждают при изменении его относительного положения и одновременном формировании на его поверхности оксидного покрытия путем приведения влаги в контакт с почти всей поверхностью горячего гранулированного металлического железа в атмосфере инертного газа.

2. Способ по п.1, в котором горячее гранулированное металлическое железо охлаждают при изменении направления горячего гранулированного металлического железа.

3. Гранулированное металлическое железо с высокой стойкостью против ржавления, произведенное способом по п.1 или 2, в котором оксидное покрытие имеет среднюю толщину от 3 до 20 мкм.

4. Гранулированное металлическое железо по п.3, в котором оксидное покрытие образовано из магнетита.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых концентратов с целью прямого получения железа в виде металлических гранул и извлечения ванадия.
Изобретение относится к металлургии цветных и черных металлов для селективного восстановления оксидов железа титаномагнетитовых, железорудных, хромитовых и других сложных концентратов, содержащих оксиды железа.

Изобретение относится к металлургии, в частности к высокоэффективному получению ферроникеля с использованием низкосортной оксидно-никелевой руды. .

Изобретение относится к получению восстановленного железа путем прямого восстановления включающего оксид железа материала, такого как железная руда, с использованием углеродсодержащих восстановителей.

Изобретение относится к получению восстановленного металла с использованием прессовок, содержащих углеродсодержащий материал и изготавливаемых посредством окускования порошковой смеси оксида металла, такого как железная руда, и угля, имеющего высокое содержание летучих веществ - 35 мас.% или более.

Изобретение относится к производству металлического железа. .

Изобретение относится к получению металлического железа в виде гранул в результате восстановления в печи с подвижным подом сырьевой смеси, включающей содержащее оксид железа вещество, например железную руду, и углеродсодержащий восстановитель.

Изобретение относится к получению металлического железа термическим восстановлением оксидов железа. .

Изобретение относится к производству металлического железа. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству металлического железа. .
Изобретение относится к технологии восстановления металла посредством нагрева слоя материала, содержащего оксид металла и углеродистый восстановитель, и может быть использовано в производстве металлизированного продукта, например железа, в печи с вращающимся подом

Изобретение относится к получению горячебрикетированного железа путем восстановления при нагревании агломератов с включенным в них углеродистым материалом

Изобретение относится к способу получения брикетированного восстановленного железа

Изобретение относится к обогащению руд, содержащих оксиды титана, а именно к энергосберегающему процессу на вращающемся поде для извлечения легко отделяемых металлического железа и оксидов титана из продуктов восстановления низкосортных руд

Изобретение относится к получению гранулированного металлического железа восстановлением сырьевой смеси, включающей материал, содержащий оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, в печи термического восстановления

Изобретение относится к получению железа прямого восстановления

Изобретение относится к производству железа из материала, содержащего оксид железа

Изобретение относится к восстановительной обработке для восстановления цинкосодержащего оксида железа или оксида железа

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве гранулированного чугуна и комплексного флюса для сталеплавильного производства
Наверх