Первая промышленная установка для производства чугуна процессом Корекс с использованием некоксующегося угля в качестве восстановителя и источника энергии была введена в декабре 1987 г. на металлургическом заводе фирмы ISCOR (АЙСКОР) в Претории, ЮАР. Решение о строительстве установки приняли после проведения в 1982-1983 гг. исследований с целью экономической оценки различных технологий, на основе которых в будущем могло быть реализовано расширение сталеплавильного производства фирмы. Рассматривались следующие технологии: доменный процесс – кислородно-конвертерный процесс; производство губчатого железа во вращающейся трубчатой печи – выплавка стали в дуговой печи; плазменное восстановление – кислородно-конвертерный процесс; процесс Корекс – кислородно-конвертерный процесс; процесс КОИН – кислородно-конвертерный процесс; процесс Плазмасмелт – кислородно-конвертерный процесс; процесс Элред – кислородно-конвертерный процесс. На основании результатов анализа для проведения дальнейших исследований выбрали процесс Корекс, чему способствовали такие его преимущества, как благоприятная структура затрат; возможность использования в качестве источника энергии 100 % некоксующегося угля и получения большого количества технологического газа для различного применения; соединение в процессе отработанной технологии прямого восстановления на основе газа и надежной доменной технологии; успешные результаты испытаний железной руды предприятия Сишен фирмы АЙСКОР в шахтных печах различных установок прямого восстановления. До 1983 г на опытной установке Корекс в Келе, ФРГ, были опробованы железорудные материалы и угли из ЮАР.
В апреле 1985 г. фирма АЙСКОР подписала соглашение с фирмами “Korf Engineering” (“Корф энджиниринг”), ФРГ, и “Vöest-Alpine” (“Фёст-Альпине”), Австрия, о проектировании, монтаже и вводе в эксплуатацию установки Корекс производительностью по чугуну 300 тыс. т/год на заводе в Претории.
Новые направления снижения расхода кокса
1 Электротермическое производство передельного чугуна
Первым вариантом использования электроэнергии при производстве чугуна явились дуговые электродоменные печи с сохранением твердого топлива в качестве восстановителя, Первые электродоменные печи строились с шахтой.
Ввод тепла в фурменную зону и ЗКТ в форме электроэнергии равноценен повышению температуры дутья и температуры фурменного газа и ВП. Но замена тепла, получаемого из топлива, теплом, генерируемым из электроэнергии, уменьшает выход газообразных продуктов и НП и шахта теряют свое значение в качестве средства использования тепла газа. Поэтому вскоре электродоменные печи начали строить низкошахтными, точнее бесшахтными. Не имели шахты и появившиеся позднее индукционные печи, где осуществляется индукционный нагрев шихты, а также печи сопротивления, в которых шихта нагревается электрическим током, проходящим через полупродукты плавки, как через сопротивление (печь Любатти). И в этом нет ничего удивительного, потому что указанные три процесса, отличаясь способом генерации тепла из электроэнергии, сохраняли место генерации тепла неизменным – в зоне плавления рудной шихты.
При этом восстановление идет с помощью углерода в зоне плавления. Сказанное не имеет практического значения при плавке ферросплавов, когда идет восстановление трудновосстановимых элементов с помощью углерода. Поэтому электротермическая выплавка ферросплавов практически свела на нет выплавку их в обычных доменных печах, требующей огромного расхода кокса.
Также оказалась выгодной электротермическая выплавка литейного чугуна при большой доле в шихте стального скрапа, практически не требующая расхода тепла выше горизонта плавления. Выплавку литейного чугуна стали производить в индукционных электропечах, что в той или иной степени распространилось на многие страны.
При выплавке передельного чугуна теплопотребность ЗКВ. (расход тепла на диссоциацию оксидов плюс работа активации восстановления) преобладает над теплопотребностью зоны прямого восстановления и заметного распространения электротермической выплавки передельного чугуна до последнего времени не наблюдалось.
Однако под влиянием растущих цен на природный газ, нефть и коксующиеся угли, опережающих рост цен на электроэнергию, привлекает внимание использование электроэнергии для выплавки основной массы – предельного чугуна. Электроэнергию можно получить, используя дешевое недефицитное топливо, в том числе ядерное и возобновляющиеся энергоресурсы.
Для России использование электроэнергии для выплавки чугуна также привлекает внимание из-за нехватки кокса вследствие недостатка (и износа) производственных мощностей, а также коксующихся углей.
К настоящему времени выявились два основных варианта электротермического производства передельного чугуна.
Варианты плазменных процессов.
Процесс Pirogas разработан центром CRM. Кокс и рудная шихта загружаются через колошник. Восстановительный газ, полученный путем газификации угля или реформинга углеводородов, в том числе с использованием рециркулируюшего газа, нагревается в установленных на месте фурм плазматронах и поступает в доменную печь с составом, температурой и в количестве, такими же, как фурменный газ при обычном доменном процессе. Сохраняется лишь расход кокса на прямое восстановление трудновосстановимых элементов. На экспериментальной печи получен литейный чугун с расходом кокса 180 кг/т чугуна.
В последнее время электротермическое получение чугуна с использованием плазмы значительно увеличило свою экономичность в отношении производства передельного чугуна благодаря усовершенствованию, обеспечивающему использование для выплавки чугуна тонкоизмельченных концентратов, что исключает огромные расходы на их окускование, которое было дополнено не менее важным усовершенствованием – заменой кокса частично или полностью менее дорогими видами угля.
Процесс Plasmasmelt разработан фирмой SKFSteelEngineering (Швеция) (рисунок 30). Через колошник в печь загружают кокс. Железорудный концентрат восстанавливается углеродом на 50-60% в реакторе кипящего слоя, обогреваемом колошниковым газом. Затем концентрат совместно с углем и шлакообразующими вдувают в зону плавления ре циркулирующим колошниковым газом, куда подается также плазма с температурой 3000-5000 °С. Суммарные затраты тепла составляют 2/3, а расход кокса – 1/3 необходимых в обычных доменных печах. Удельные затраты составляют 1/3, а эксплуатационные затраты – 50% от затрат в обычных доменных печах. Намечено испытать процесс в Хофорсе (Швеция) на доменной печи производительностью 50-60 тыс. т/год, что требует 14 млн. долл. Предполагается, что ее производительность будет втрое выше, чем при обычном доменном процессе. В термическом плане процесс является типичным низкошахтным электродоменным процессом без использования кислорода в форме дутья. Топливо окисляется кислородом руды.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.