Fer éponge: propriété, méthodes d'obtention, application

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Le fer spongieux est obtenu en réduisant des concentrés ou des minerais de fer de haute qualité dans des conditions d'exposition à des températures relativement basses - moins de 1100 degrés Celsius. Ces processus excluent la fusion du minerai et son frittage.

Histoire

Il a été prouvé il y a longtemps qu'il est possible d'obtenir immédiatement du fer à partir de minerai. Dans des conditions de laboratoire, ce procédé est facile à mettre en œuvre. En conséquence, les métallurgistes ont été confrontés à la tâche de créer des méthodes technologiques pour extraire le fer en volumes industriels directement à partir du minerai. Maintenant, de telles méthodes ont été trouvées et introduites dans la production.

Le fer obtenu directement à partir du minerai est appelé spongieux. Et les méthodes de récupération sont des méthodes de restauration sans domaine ou directes.

Les premières expériences d'obtention de fer spongieux sans l'utilisation de la fusion des hauts fourneaux en Union soviétique ont été entreprises dans les années 50 du siècle dernier.

La première production de ce métal a été introduite dans l'industrie dans les années 70. Les premières méthodes technologiques de production de fer spongieux sans l'utilisation d'un haut fourneau différaient de manière insignifiante.performance. Le produit résultant contenait une grande variété d'impuretés.

Le gaz naturel a donné un nouvel élan à cette production. Dans les années 80 du XXe siècle, il a commencé à être largement utilisé dans la production minière et métallurgique. Ensuite, il a été constaté qu'il est idéal pour la mise en œuvre de la réduction directe du fer à partir du minerai. Par ailleurs, d'autres gaz non naturels ont également commencé à être largement utilisés (gaz associés à la production de pétrole, fractions gazeuses lors de la gazéification de divers charbons, etc.).

L'amélioration des procédés technologiques et leur introduction dans les années 90 ont conduit au fait que l'intensité énergétique et les coûts d'investissement de la réduction directe du fer ont considérablement diminué. Une augmentation significative de la production de fer non explosif a commencé.

Production directe hors domaine de fer spongieux - processus lorsque le métal est récupéré du minerai à l'aide de gaz, de carbone solide. Et aussi ensemble - carbone solide et gaz. Il est réalisé à une température d'environ 1000 degrés Celsius. Dans le même temps, la roche naturelle n'est pas mise en scories, les impuretés qu'elle contient ne sont pas restaurées, ce qui rend le métal suffisamment pur. Les experts appellent ce processus et d'autres termes:

• production directe de fer spongieux;
• métallurgie sans coke;
• métallurgie sans domaine;
• métallisation partielle du minerai.

Actuellement, des méthodes d'extraction de métaux par de telles méthodes à l'échelle industrielle sont pratiquées en Russie, en Chine, en Suède, en Allemagne, en Grande-Bretagne, en Norvège etautres pays.

Toutes les méthodes connues sont divisées en deux groupes:

• le fer se forme lorsque le minerai est exposé à un réducteur gazeux;
• sous l'influence d'un agent réducteur solide sur le minerai de fer.

Les méthodes de production de fer spongieux à l'aide d'une méthode sans domaine ont été brevetées depuis près de cinq cents.

Récupération du fer avec une substance gazeuse

L'hydrogène et le monoxyde de carbone sont utilisés pour la réduction gazeuse. Habituellement, une méthode est utilisée lorsque le minerai de fer est broyé et chauffé à 850 degrés, suivi d'une torréfaction. Ensuite, il est envoyé dans un four tubulaire rotatif. Là, le métal est réduit sous l'influence des gaz réducteurs se déplaçant vers la masse de minerai. Avant de quitter le four, il entre dans le conteneur de refroidissement. Le produit final est ensuite broyé à l'aide d'un broyeur à boulets.

Par la suite, la masse passe à travers un séparateur magnétique spécial. Le fer trié par le séparateur passe ensuite sous la presse, qui transforme l'éponge de fer en briquettes.

Obtention du fer par un réducteur solide

Si la production utilise la technologie de production de fer spongieux par réduction solide, alors cette méthode implique les opérations suivantes:

• concassage et broyage du minerai;
• pour obtenir une concentration élevée en fer, pas plus de 3 % de gangue, un enrichissement magnétique est effectué;
• le minerai enrichi est mélangé avec du combustible organique, qui comprend de la sciure de bois et d'autres matières organiques similairesstructures;
• création de la masse résultante de briquettes, suivie de leur transfert au four pour la cuisson.

La récupération du fer se produit grâce à la combustion du carbone contenu dans les briquettes.

L'éponge de fer obtenue, à la fois en réduction solide et gazeuse, est ensuite envoyée au traitement standard pour obtenir de l'acier.

La refusion est généralement effectuée dans des fours électriques, tandis que la quantité requise de carbone et d'autres impuretés est introduite dans le métal.

Classification des processus

Les métallurgistes classent les processus de production de fonte dans les hauts fourneaux selon le type de produit final, à savoir:

• production de matériaux pour hauts fourneaux avec métallisation partielle (de 30 à 50 %);
• production de fer spongieux, un produit solide, fortement métallisé (de 85 à 95 %), destiné à être ensuite transformé en acier;
• production de fer fleuri, produit plastique métallisé;
• production de fer semi-fini ou liquide pour un processus de fusion ultérieur.

Produits de restauration directe

Quatre types sont communément classés comme produits de réduction directe du fer:

• spongieux;
• charge métallisée;
• flashy;
• fonte ou carbone intermédiaire.

Fer spongieux

Il est obtenu à la suite de processus lorsque la réduction des métaux se produit sans fusion, à une température inférieure à 1000-1200 degrés Celsius. procéderd'après ce qu'était la matière première initiale, fer spongieux solide - structures poreuses ou granulés. Dans certains cas, il s'agit d'une poudre métallique. Lorsque ce métal se caractérise également par le fait qu'il présente une porosité assez élevée (en forme d'éponge) due au fait que lors de la restauration, les caractéristiques volumétriques de la matière première ont subi des modifications mineures.

La surface poreuse de ce fer entraîne un haut degré d'oxydation pendant le stockage et le transport, lorsqu'il est exposé à un environnement défavorable (humidité élevée).

La composition chimique de ce métal doit sa composition à la matière première d'origine (minerai). Comparé à la ferraille, le fer éponge est plus propre. Il a une présence minimale d'impuretés d'autres métaux.

En outre, le fer spongieux obtenu par réduction directe se distingue également par la présence de roches stériles. En raison du fait que la matière source est constituée de concentrés et de minerais riches, elle n'est pas soumise à une purification supplémentaire. En conséquence, le fer contient toutes les inclusions des stériles du minerai d'origine.

Le fer éponge a trouvé sa place dans la fabrication de l'acier, la fabrication de poudre de fer et la cémentation du cuivre.

Charge métallisée

Le fer partiellement réduit est appelé charge métallisée. Il est utilisé pour refroidir le processus de fusion, ainsi que pour la fusion ultérieure dans les hauts fourneaux. Le taux de récupération de la charge métallisée est inférieur à 80 %. Le fer éponge est beaucoup plus propre, degrésa récupération est supérieure à 90 %.

Cri de fer

Le fer chaud sans fichu est produit dans des fours rotatifs tubulaires. Sa température de récupération varie de 1100 à 1200 degrés Celsius. Ce produit est une petites particules métalliques dans lesquelles les impuretés de scories. Le volume de laitier dans le fer de floraison est élevé, environ 10 à 20 %. Ce fer se distingue par d'importantes impuretés de soufre et de phosphore.

Appliquez le kritsu pour la refusion ultérieure dans les hauts fourneaux. Des technologies distinctes utilisent ce produit dans la fabrication de l'acier dans des fours électriques.

Carbon intermédiaire ou fonte

Ces produits sont fabriqués par la technologie de récupération de combustible solide. Selon leurs caractéristiques, ils sont similaires à ceux fondus dans les hauts fourneaux. De plus, le semi-carbone ou la fonte est parfois obtenu avec beaucoup moins de corps étrangers.

Le travail ultérieur avec ces matériaux pour obtenir de l'acier est effectué de manière traditionnelle.