Способ обработки восстановленных окислов железа

 

G n (C A H N Е (п)712033

ИЗОБЬЕТЕ Н КЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительным к патенту— (22) Заявлено 15.09.76 (21) 2399512/22-02 (23) Приоритет — (32) 19.09.75 (51) Щ,К, в

С 2! В 13/00

Гасударственный аенвтет

СССР в делам взевретвнел в еткрмтем (31) 614830 (33) США (53) УДК 669.181;.4 (088.8) Опубликовано 25.01.80. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 05.02.80

Иностранцы Уильям Артур Эхрендт, Дэвид Чарльз Мейсснер (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

«Мидрекс Корпорейшн»

США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОССТАНОВЛЕННЫХ

ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА

ЗГе(ОН)а FesO+ + 2HaO+ Н (4) 3Fe+ 20а- — ю РеаО . (1) !

Изобретение относится к обработке восстановленных окислов железа, в частности к технологии предотвращения окисления восстановительного железа, замедлению ржавления губчатого железа.

Известен способ получения губчатого железа, металлизованных гранул, брикетов или материалов из восстановительного металла, при котором железную руду восстанавливают до металлического железа путем непосредственного контакта с газом — восстановителем, например смесью водорода и окиси углерода. Восстановленные окислы железа со степенью металлизацин по меньшей мере до 80% обрабатывают раствором силиката щелочного металла для получения защитной оболочки, предотвращающей окисление восстановительного железа 1IJ Однако при таком способе восстановительный металл окисляется водой мли воздухом, а недостаточно плотная защитная оболочка из щелочного металла приводит к тому, что железо окисляется на воздухе с образованием магнитного железняка по реакции:

Эта реакция окисления является в высокой степени экзотермической, что может привести к вредным потерям в содержании металлического железа или металлизации, а также к избыточному перегреву объема губчатого железа.и его сгоранию. Когда вода контактирует с железом в присутствии атмосферного кислорода, возникновение ржавчи ны происходит в две стадии.

На первой стадии ржавления образуется гидроокись железа по реакции: (0

Ге+ НаО+ f/2 Оа — — Fe(OH+ (2!

Вторая н конечная стадия ржавленмя образование гмдратированной окиси железа происходит в соответствии с реакцией:

2F(OfÖà + НаО+ 1/2 Оа = ГеаОа ЗНаО (31

Имеет место также и третья реакция, при которой происходит освобождение водорода. Часть первой стадии ржавлення преоб20 разуется, чтобы образовать окисл железа, известную как магнитный железняк, воду и водород по реакции:

712033

Формула изобретения

Составнтель Л, Панннкова редактор N. Рогова техред K. Шуфрнч Корректор Г. Решетках

Заказ 9054)45 гараж á08 Подписное

ЦН ИИПИ Государственного коинтета СССР но делан изобретений н открытнй

113035, Москва, Ж вЂ” Зб, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП к Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Реакции (2) и (3) являются экзотермическнми. Количество тепла, освобождаемое при реакции только при.15 /о исходной воды, способно обеспечить создание скрытого тепла для испарения остальных 85о/о исходной воды. Хотя реакция (4) несколько эндотермична, эффект охлаждения мал. Воздействие атмосферного воздуха и влаги на массу активного рабочего губчатого железа вызывает ржавлеиие при значительных поте. рях металлизации, Цель изобретения — достижение эффективности процесса предотвращения окисления и генерации водорода путем создания способа для замедления ржавления металлических материалов, которые химически активны из-за их большой пористости и связанной с этим высокой удельной площади поверхности.

Это достигается тем, что восстановленное железо погружают в водный раствор жидкого силнката щелочного металла с последуЬщей сушкой при температуре ниже температуры самовозгорания губчатого железа. железо реагирует с водой из водного ,раствора, чтобы с образованием твердого коррозионного продукта, представляющего собой положительно заряженную гидроокись железа, которая незамедлительно удаляет отрицательно заряженные частицы кремнезема из раствора, образовать защитную пленку аморфного, кремнеземного геля на поверхности железа. С образованием пленки коррозия металлической . поверхности прекращается. Поскольку образование пленки зависит от присутствия корроэионного продукта и не происходит дальнейшего образования коррознонного продукта после образования пленки ее наращивание предотвращается. Таким образом, защитная пленка самоограничивается по толщине, кроме того, она самозатягивается при повреждении. Когда часть пленки снимается с поверхности, начинается коррозия открытой поверхности и тут же возникает реакция образования пленки. Электрический потенциал между отрицательно заряженными кремнеземом и положительно заряженной гндроокисью железа заставляет кремнезем притягиваться твердой поверхностью, образующей пленку в углах и острых участках поверхностей, по. скольку капнллярное действие пористого тела приводит к быстрому засасыванию раствора силиката натрия в губчатое железо.

Растворами для обработки в соответствии с изобретением являются однорастворимые силикаты щелочных металлов. Предо почтительным силикатом щелочного металла является водный снликат натрия с концентрацией от 2 до 50 вес. /p, но могут быть использованы силикаты лития или калия.

Силикат натрия является родовым определением для семейства химических элемен тов, содержащих окись натрия (Na O), кремнезем (ЯОа) и обычно воду. (НаО). Соотношение ЯааО к SIO в силикате натрия выражается как весовое отношение, при котором щелочной компонент принят эа едии ницу.

Экспериментально было установлено, что температура сушки вплоть до 175 C являет- ся эффективной, когда теплоносителем является нагретый воздух, При сушке с температурой 205 С обработка не так эффективна для пассивации гранул в сыром состоянии или в сухом состоянии. Температура сушки должна быть значительно ниже, чем температура самовозгорания губчатого железа, которая находится в диапазоне 230 С и 260 С. Таким образом, температура суш-. ки не должна превышать 205 С и предпочтительно не превышает 175 С, Наилучшие результаты достигаются, когда сушка осуществляется в окнслительной атмосфере. зе

Способ обработки восстановленных окислов железа со степенью металлизации до 80о/о путем создания защитной оболочки из силиката щелочного металла на поверхности окатышей, отличающийся тем, что, с целью эффективности .процесса предотвращения окисления и генерации водорода, востановленное железо погружают в водный раствор жидкого силиката щелочного металла с последующей сушкой при температуре ниже температуры самовозгорания губчатого железа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Troms Iron and Steel 1пз1 1ар» !975, 15, Rp 8, 429 — 435.