158522. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbonszegény fémvas (vasszivacs) előállítására közvetlenül vasoxidokból
158522 3 4 Vizsgálatainkkal kimutattuk, hogy a vasoxidok redukciójára leghatásosabb redukáló szer nem a CO vagy a H2, hanem maga a szilárd szén, mert például 1150°-on nyolcszor gyorsabban redukálja fémig a FeO-t, mint a CO, és a H2-nél háromszor gyorsabban redukál. Nagyobb hőmérsékleten a sebességbeli különbségek még nagyobbak, a szilárd szén javára. Kísérleteinknél úgy találtuk, hogy pl. Fe2 03+2C stöchiometrikus keverékből a fémvas képződése 1100° feletti hőmérsékleten néhány perc alatt végbemegy és a redukcióhoz nincs is szükség külön redukáló gázra; CO-ra, vagy Ha-re, csupán arról kell gondoskodni, hogy a képződött vasat oxidáló gázok (levegő, A 2.-sei jelzett fémképződési reakciónál keletkező 4 mol CO-ból 2 mol azonban elvégzi az F&20;j-nak FeO-ig való redukcióját úgy, hogy a tényleges redukció mechanizmusánál az 1. folyamatban szereplő szénre nincs szükség, az 1. folyamat lejátszódása az alábbiak szerint módosul. 2Fe2 0.)+2C0 = 4Fe0 + 2C0 2 Ez a reakció 700° alatti hőmérsékleten is gyorsan végbemegy és így a C02 + = 2CO folyamat nem is jöhet létre, mert annak kezdő hőmérséklete 900° körül van. A redukciós folyamat végleges mechanizmusa 2Pe2 O s +4C = 2iC0 2 +2CO illetve Fe2 Ö3+2C = 2Fe+C0 2 + CO ami egyben meghatározza a C szükségletet is. Ha ennél több C-t viszünk a keverékbe, az nem vesz részt a reakcióban, csupán növeli a vasszivacs C tartalmát és így ennek C tartalma tetszőleges értékre állítható be. Az ilyen alapon végzett vasgyártás termelékenysége most már csupán attól függ, milyen gyorsan sikerül az érc-szén keveréket a reakció hőmérsékletre, kb. 1150°-ra felmelegíteni. Tekintettel arra, hogy szilárd szénnel a redukció nitrogén atmoszférában is tökéletesen végbemegy, a gyors melegítést úgy oldottuk meg, hogy a redukálandó érc-szén keveréken nitrogént fújtatunk át, melyet előzőleg külön berendezésben, pl. 1200°-ra előmelegítettünk. A nitrogén szerepe csupán a hőátadás és erre a célra bármely inert gáz megfelel, de célszerű nitrogént alkalmazni, ami az oxigéngyárak eddig értékesítetlen mellékterméke. A redukció térből távozó lehűlt nitrogén-gáz értéket nem képvisel, a szabadba engedhető, ami által a berendezés nagyon leegyszerűsül, beruházási költsége minimális. C02 , H2 0) hatásától megóvjuk. Ezt úgy érjük el, hogy a redukciót nitrogén jelenlétében végezzük. Eljárásunknál, az ismert szénredukciós eljárásokkal szemben, a redukció mechanizmusából kizártuk a C02 +C = 2CQ Boudouard-reakciót. A fémig menő redukciót maga a szilárd szén végzi el, a lassú Boudouard-reafkció közbenjárása nélkül. Ez biztosítja a nagy redukció sebességét. A Boudouairdnreakcióboz szükséges szenet nem is visszük be a rendszerbe. Hematitból kiindultan a redukció elvi folyamata: C = 0,15—1,8% Összes Fe = 93—94% fém Fe = 90—91,7% P = 0,03— 0,03%) S = 0,02—0,09% Si02 = 3—5% A redukált vas karbontartalma fenti határok között a kívánalmaknak megfelelően tetszés szerinti értékre állítható be. A brikettek összesülését a redukáló kemencében megakadályozhatjuk, ha a redukálandó brikettek közé apró faszenet, vagy kokszot teszünk, mely az inert atmoszférában nem fogy el és ismételten visszaadasolr.ató. 10 11 co; 25 30 35 40 45 50 55 60 1. 2Fe2 0 :! +C = 4FeO+C0 2 700— 900° hőmérsékleten 2. 4FeO+4C = 4Fe+4CO 1000—1150° hőmérsékleten ^eÄ+¥c^^e+ 4CO + CÖ7~ A találmány lényege az a felismerés, hogy a vasoxidok redukcióját a szilárd szén nitrogén 25 atmoszférában is elvégzi, mégpedig gyorsabban, mint a CO vagy H2 gáz. A találmány szerinti eljárás egyik konkrét példáját az alábbiakban ismertetjük. 200 mm 0-jű aknás kemencében felülről érc-szénpor g0 keverékből készített diónagyságú briketteket adagoltunk, középen pedig 1200°C-os N2 gázt fújtattunk be, melytől a brikettek 1150°C-ra melegedtek fel és közben a redukció tökéletesen végbement. Alul forgótányér folyamatosan , hordta ki a fémig redukált briketteket. A felmelegítés ideje 5 óra, a redukcióé 1150°C 12 perc volt. Folyamatos üzemben az áthaladási idő gyakorlatilag 6 óra, szemben pl. az Echeváriaeljárás 48 órás, és a Wiberg-eljárás 36 órás áthaladási idejével. 40 Kísérleti berendezésünkben svéd magnetit koncentrátumból napi 100 kg alábbi összetételű szivacsos állományú, de szilárd 3,5—4 kg/dm3 térfogat súlyú vasbriketteket gyártottunk: 2
