Задача № 7.
Задача от: Александра: 30.04.2023
Поиск инновационных идей для решения производственной задачи — обогащение руды.
Среднее содержание железа в руде составляет 62%. Существующие технологии обогащения руды не позволяют повысить %.
Требуется абсолютно новая технология, как пример, металлизация руды
Александра, металлизация руды – интересное направление ухода от двух стадийного процесса: руда -> чугун -> сталь .
Предлагаю 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 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.
Более подробная информация заявлена в соответствующем разделе настоящего сайта.