采用固體碳還原法生產(chǎn)海綿鐵,原料主要為軋鋼氧化鐵皮(俗稱鐵鱗)或精礦粉,經(jīng)過烘干、篩分、磁選、研磨等一系列處理后的鐵鱗與還原劑通過環(huán)形裝具裝入耐火罐再裝車之后進入隧道窯,整個還原反應(yīng)在隧道窯中發(fā)生。其工藝流程如圖1:
圖1 海綿鐵生產(chǎn)工藝流程圖
為了更好地控制海綿鐵質(zhì)量,了解其基本原理和生產(chǎn)工藝要求是必不可少的。本文就海綿鐵生產(chǎn)的基本原理及質(zhì)量控制作一簡要敘述。
還原反應(yīng)基本原理
鐵的氧化物的還原過程是分階段進行的,即:Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。研究表明:用固體碳直接還原鐵的氧化物時,當溫度高于570℃時反應(yīng)為:
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO=3FeO+CO2
FeO+CO=Fe+CO2
當溫度低于570℃時,由于FeO不能穩(wěn)定存在,F(xiàn)e3O4直接還原成金屬鐵:
Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2
雖然固體碳能直接還原鐵的氧化物,但是固體與固體之間接觸面積很有限,因而固—固反應(yīng)速度慢。只要罐內(nèi)有固體碳存在則碳的氣化反應(yīng)總是在進行,即系統(tǒng)內(nèi)總會發(fā)生C+CO2=2CO這樣的反應(yīng),故達到一定溫度時系統(tǒng)內(nèi)總有大量CO存在,它可以加快固體碳還原鐵氧化物的速度。因此固體碳還原鐵的氧化物實質(zhì)上就是CO間接還原反應(yīng)與CO2和C的氣化反應(yīng)的綜合反應(yīng),即固體碳還原鐵的氧化物的原理。
生產(chǎn)工藝要求
-對鐵鱗的要求
鐵鱗的物理化學(xué)性能優(yōu)劣將直接影響海綿鐵的質(zhì)量。生產(chǎn)不同質(zhì)量等級的海綿鐵對進廠鐵鱗的化學(xué)成份要求如表1所示:
表1 品種等級及其對應(yīng)的化學(xué)成分 %