Raudkäsn: omadused, saamismeetodid, pealekandmine

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Käsnrauda saadakse kontsentraatide või kvaliteetsete rauamaagide redutseerimisel suhteliselt madalatel temperatuuridel – alla 1100 kraadi Celsiuse järgi. Sellised protsessid välistavad maagi sulatamise ja paagutamise.

Ajalugu

Päris ammu sai tõestatud, et maagist on võimalik rauda kohe kätte saada. Laboratoorsetes tingimustes on seda protsessi lihtne rakendada. Selle tulemusena seisid metallurgid silmitsi ülesandega luua tehnoloogilisi meetodeid raua kaevandamiseks tööstuslikus mahus otse maagist. Nüüd on sellised meetodid leitud ja tootmisse viidud.

Otse maagist saadud rauda nimetatakse käsnjaks. Ja otsingumeetodid on domeenita või otsesed taastamise meetodid.

Esimesed katsed käsnraua saamiseks ilma kõrgahjus sulatamist kasutamata Nõukogude Liidus tehti eelmise sajandi 50. aastatel.

Selle metalli esimene tootmine toodi tööstusesse 70ndatel. Esimesed tehnoloogilised meetodid käsnraua tootmiseks ilma kõrgahju kasutamata erinesid oluliselt.esitus. Saadud toode sisaldas väga erinevaid lisandeid.

Sellele tootmisele andis uue tõuke maagaas. XX sajandi 80ndatel hakati seda laialdaselt kasutama kaevanduses ja metallurgiatööstuses. Siis leiti, et see sobib ideaalselt raua otseseks redutseerimiseks maagist. Lisaks on hakatud laialdaselt kasutama ka muid mittelooduslikke gaase (seotud naftatootmisel tekkiv gaas, gaasifraktsioonid erinevate söe gaasistamise käigus jne).

Tehnoloogiliste protsesside täiustamine ja kasutuselevõtt 90ndatel viis selleni, et raua otsese vähendamise energiamahukus ja kapitalikulud on oluliselt vähenenud. Algas mittelõhkeraua tootmise märkimisväärne kasv.

Käsnraua otsene domeeniväline tootmine – protsessid, mille käigus saadakse metalli maagist välja gaaside, tahke süsiniku abil. Ja ka koos - tahke süsinik ja gaas. See viiakse läbi temperatuuril umbes 1000 kraadi Celsiuse järgi. Samal ajal ei viida looduslikku kivimit räbu, selles sisalduvaid lisandeid ei taastata, mille tulemusena on metall piisav alt puhas. Eksperdid nimetavad seda protsessi ja muid termineid:

• käsnraua otsetootmine;
• koksivaba metallurgia;
• domeenivaba metallurgia;
• maagi osaline metalliseerimine.

Praegu kasutatakse selliseid tööstusliku mastaabiga metallikaevandamise meetodeid Venemaal, Hiinas, Rootsis, Saksamaal, Suurbritannias, Norras jateised riigid.

Kõik tuntud meetodid on jagatud kahte rühma:

• raud tekib, kui maak puutub kokku gaasilise redutseerijaga;
• rauamaagi tahke redutseerija mõjul.

Meetodid käsnraua tootmiseks domeenita meetodil on patenteeritud peaaegu viiesaja eest.

Raua regenereerimine gaasilise ainega

Gaasi redutseerimiseks kasutatakse vesinikku ja süsinikmonooksiidi. Tavaliselt kasutatakse meetodit, kui rauamaak purustatakse ja kuumutatakse 850 kraadini, millele järgneb röstimine. Seejärel saadetakse see pöörlevasse toruahju. Seal redutseeritakse metall maagi massi poole liikuvate redutseerivate gaaside mõjul. Enne ahjust lahkumist siseneb see jahutusmahutisse. Lõpptoode jahvatatakse seejärel kuulveskiga.

Seejärel läbib mass spetsiaalse magnetseparaatori. Separaatoriga sorteeritud raud läheb seejärel pressi alla, mis moodustab käsnraua briketiks.

Raua saamine tahke redutseerija abil

Kui tootmisel kasutatakse käsnraua tootmise tehnoloogiat tahke redutseerimise teel, hõlmab see meetod järgmisi toiminguid:

• maagi purustamine ja jahvatamine;
• kõrge rauakontsentratsiooni saavutamiseks, mitte üle 3% rauasisalduse, viiakse läbi magnetrikastus;
• rikastatud maak segatakse orgaanilise kütusega, mis sisaldab saepuru ja muud sarnast orgaaniliststruktuurid;
• saadud briketimassi loomine, millele järgneb nende üleviimine ahju põletamiseks.

Raua taastumine toimub briketis sisalduva süsiniku põlemise tõttu.

Saadud käsnraud, nii tahkel kui gaasilisel redutseerimisel, suunatakse seejärel terase saamiseks standardtöötlusele.

Ümbersulatamine toimub tavaliselt elektriahjudes, samal ajal kui vajalik kogus süsinikku ja muid lisandeid viiakse metalli sisse.

Protsesside klassifikatsioon

Metallurgid klassifitseerivad kõrgahjuraua tootmise protsessid lõpptoote tüübi järgi, nimelt:

• osalise metalliseerimisega kõrgahjude materjalide tootmine (30–50 protsenti);
• käsnjas raua tootmine, tugev alt metalliseeritud (85–95 protsenti) tahke toode, mis on ette nähtud teraseks töötlemiseks;
• Bloomery raua, plastist metalliseeritud toote tootmine;
• pooltoodete või vedelraua tootmine edasiseks sulatusprotsessiks.

Otse taastamise tooted

Neli tüüpi klassifitseeritakse tavaliselt raua otsese vähendamise toodeteks:

• käsnjas;
• metallistatud laeng;
• toretsev;
• malmist või süsinikust vaheühend.

Käsnjas raud

Saadakse protsesside tulemusena, mil metallide redutseerimine toimub sulamata, temperatuuril alla 1000-1200 kraadi Celsiuse järgi. menetleminemillest oli algne tooraine, tahke käsnraud – poorsed struktuurid ehk pelletid. Teatud juhtudel on tegemist metallipulbriga. Kui seda metalli iseloomustab ka see, et sellel on üsna suur poorsus (käsnakujuline), mis tuleneb asjaolust, et restaureerimise käigus on tooraine mahuomadusi pisut muutunud.

Sellise raua poorne pind põhjustab ladustamisel ja transportimisel ebasoodsas keskkonnas (kõrge õhuniiskuses) kokkupuutel kõrge oksüdatsiooniastmega.

Selle metalli keemiline koostis tuleneb algsest toorainest (maagist). Võrreldes vanarauaga on käsnraud puhtam. See sisaldab minimaalselt teiste metallide lisandeid.

Samuti eristub otsesel redutseerimisel saadud käsnraud sellest, et selles on viljatuid kivimeid. Kuna lähtematerjaliks on rikkalikud kontsentraadid ja maagid, siis seda täiendav alt ei puhastata. Selle tulemusena sisaldab raud kõiki algse maagi aheraine lisandeid.

Käsnraud on leidnud tee terase-, rauapulbri- ja vasekarburiseerimisse.

Metaliseeritud laeng

Osaliselt vähendatud rauda nimetatakse metalliseeritud laenguks. Seda kasutatakse sulatusprotsessi jahutamiseks, samuti järgnevaks sulatamiseks kõrgahjudes. Metalliseeritud laengu taastumistase on alla 80%. Käsnraud on palju puhtam, kraadselle taastumine on üle 90%.

Karjeraud

Kuradivaba kuuma rauda toodetakse torukujulistes pöördahjudes. Selle taastumistemperatuur on vahemikus 1100 kuni 1200 kraadi Celsiuse järgi. See toode on väikesed metalliosakesed, milles on räbu lisandeid. Räbu hulk õitsemise rauas on suur, umbes 10-20 protsenti. Seda rauda eristavad märkimisväärsed väävli- ja fosforilisandid.

Kandage kritsu edasiseks ümbersulatamiseks kõrgahjudes. Eraldi tehnoloogiad kasutavad seda toodet terase valmistamisel elektriahjudes.

Süsinik vahe- või malm

Need tooted on toodetud tahkekütuse taaskasutustehnoloogia abil. Oma omaduste järgi on need sarnased kõrgahjudes sulatatutega. Veelgi enam, poolsüsinik või malm saadakse mõnikord palju vähema võõrkehaga.

Edasine töö nende materjalidega terase saamiseks toimub traditsioonilistel viisidel.