А) Технология восстановления оксидов железа водородом

Метод восстановления.

Основное сырьё - прокатная окалина, состоящая из Fe₃O₄ с небольшим количеством Fe₂O₃ (Fe общ = 72%). Применяют также высокообогащенные концентраты природных окисленных железных руд (71% Fe) В окалине присутствуют нежелательные примеси - MnO (0,4%), SiO₂ (0,2-0,3 %) и др.

Перспективны отработанные сернокислые травильные растворы: сначала выделяют осадок FeSO₄×7H₂O, затем сушат и разлагают в окислительной среде при Т=600-800 °С, получая чистый оксид железа:

2 Fe SO₄ ® Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃

Восстановление в кипящем слое «Н-iron» процесс.

Исходным сырьем является железорудный концентрат с исходным содержанием Fe (общее) 67%. Концентрат измельчают, проводят магнитную сепарацию и получают концентрат с 99,7% Fe₃О₄ (что составляет Fe>72 %). Его нагревают до 480°С во вращающейся печи, а затем водородом при Р=3,5 МПа транспортируют в реактор, который цилиндрической формы, с высотой 29 м, Ø=1,7 м. При температуре 540 ºС происходит восстановление на трех горизонтальных решетках, давление подаваемого Н2=2,8 МПа. Порошок пересыпается с одной решетки на другую и находится во взвешенном состоянии. Восстановленный порошок выдается в разгрузочный шлюз, откуда азотом подается на дальнейшую переработку. Он пирофорен, т.к. восстанавливается при низких температурах, поэтому затем нагревается до 800 °С в защитной среде и теряет пирофорность.

Восстановление в стационарном слое производится в перемещающихся поддонах в проходных муфельных или трубчатых печах с внешним обогревом.

Оксидосодержащее сырье насыпают тонким слоем в лодочки или поддоны, которые непрерывно подают в горячую зону печи. Водород подают со стороны холодильника печи, и принцип противотока обеспечивает наиболее полное восстановление. Температура восстановления 700-1000ºС. Время восстановления от 30 минут до 5-и часов.

Недостаток: низкая производительность (90 кг в час); ускорение процесса за счет увеличения Т невозможно, т.к. железо спекается в брикет, трудно измельчаемый в порошок..

Восстановление во вращающейся печи. Сырьё подается во вращающиеся трубы, перемещается навстречу восстановителю, в отдельные моменты находясь во взвешенном состоянии, что интенсифицирует восстановление. Оптимальная температура 1000 ±25°С, ниже – замедление процесса, выше – потеря стойкости барабана.

Технология «Р-iron» процесс

Проводят в непрерывно действующей конвейерной печи при 980 °С. Слой окалины толщиной 20-40 мм перемещается через печь на ленте роликового транспортера; ширина ленты 600 мм. Время восстановления около 5 часов при производительности 90 кг/час. Толщина слоя окалины может быть увеличена до 160 мм, а температура печи до 1040 °С, если между бункером подачи окалины и началом печного пространства поместить электромагнитную систему. Под действием электромагнитных сил происходит разрыхление восстанавливаемого материала (флокс – процесс).

Восстановление во вращающейся печи. Сырьё подается во вращающиеся трубы, перемещается навстречу восстановителю, в отдельные моменты находясь во взвешенном состоянии, что интенсифицирует восстановление. Оптимальная температура 1000 ±25°С, ниже – замедление процесса, выше – потеря стойкости барабана.