Металлизация руды — интересное направление ухода от двух
стадийного процесса: руда -> чугун -> сталь .
Предлагается обратить внимание на химию окислительно-
восстановительной реакции без газового горения смесей по уравнению
Fe2O3 + 2C + 2Al = 2FeC + Al2O3, а именно: само распространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) карбида железа со скоростью 0.1-20 см/сек из спрессованных порошков.
Грубая аналогия — алюмотермия, только реакция протекает спокойно и послойно, без разбрызгивания. Спрессованные брикеты становятся основой при выплавке стали взамен основной части стального лома в кислородных конвертерах или электродуговых печах.
В этом случае выплавка стали будет проходить в два этапа.
Сначала СВС карбида железа в так называемом режиме теплового взрыва — самовоспламенения и послойного горения синтеза карбида железа, затем непосредственный процесс производства стали.
В этой технологии есть подводные камни, это экономическая
целесообразность. Все процессы СВС относятся к разряду
гетерогенных, т.е. скорость реакции и тепловыделения
пропорциональны удельной поверхности реагентов.
Следовательно, чем меньше размер частиц компонентов смеси СВС, тем выше скорость процесса. Также, на условия протекания СВС влияют параметры окружающей среды. На практике, в любых системах СВС размер частиц порошков не должен превышать 200 мкм. К тому же количество алюминия должно составлять не менее 15-20 % от железной руды для протекания реакции СВС.
Многие скажут, что в промышленных масштабах технология не
эффективна. Цена мелко дисперсионного порошка алюминия,
например, марки ПА-4 достаточно велика. Что ставит под вопрос
экономическую целесообразность самой технологии.
Здесь хочется отметить одну особенность протекания любой
реакции СВС в режиме теплового взрыва (самовоспламенения). Чем выше температура брикетов, тем больший размер фракций порошков компонентов СВС можно использовать в них. А предварительный нагрев брикетов может быть обеспечен в конвертере или электросталеплавильной печи. Размер фракций компонентов может быть увеличен с групп дисперсности до обыкновенных порошков с фракцией, например 1 мм, которые на много дешевле получать из лома алюминия.
Технология производства брикетов для СВС карбида железа
показана на рис. No 12.1.
Рис. No 12.1. Технология производства брикетов для СВС карбида
железа.
Таким образом, технология производства спрессованных
брикетов из порошков железной руды, алюминия и углерода с
фракцией 1 мм для конвертерных и электросталеплавильных печей может стать альтернативой двух стадийному процессу производства стали — руда -> чугун -> сталь. Без аглофабрик, коксовых и доменных печей.