Ferro esponja: propriedade, métodos de obtenção, aplicação

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

O ferro esponja é obtido pela redução de concentrados ou minérios de ferro de alta qualidade sob condições de exposição a temperaturas relativamente baixas - menos de 1100 graus Celsius. Tais processos excluem a fundição do minério e sua sinterização.

Histórico

Foi provado há muito tempo que é possível obter ferro do minério imediatamente. Em condições de laboratório, este processo é fácil de implementar. Como resultado, os metalúrgicos se depararam com a tarefa de criar métodos tecnológicos para extrair ferro em volumes industriais diretamente do minério. Agora esses métodos foram encontrados e introduzidos na produção.

O ferro obtido diretamente do minério é chamado de esponjoso. E os métodos de recuperação são métodos de restauração direta ou sem domínio.

As primeiras experiências de obtenção de ferro-esponja sem o uso de fundição em alto-forno na União Soviética foram realizadas na década de 50 do século passado.

A primeira produção deste metal foi introduzida na indústria nos anos 70. Os primeiros métodos tecnológicos para a produção de ferro-esponja sem o uso de alto-forno diferiram insignificantemente.atuação. O produto resultante continha uma grande variedade de impurezas.

Gás natural deu um novo impulso a esta produção. Na década de 80 do século XX, começou a ser amplamente utilizado na produção mineira e metalúrgica. Em seguida, verificou-se que é ideal para a implantação da redução direta de ferro a partir do minério. Além disso, outros gases não naturais também começaram a ser amplamente utilizados (gás associado à produção de petróleo, frações de gás durante a gaseificação de diversos carvões, etc.).

A melhoria dos processos tecnológicos e a sua introdução na década de 90 levaram a que a intensidade energética e os custos de capital da redução direta do ferro diminuíssem significativamente. Começou um aumento significativo na produção de ferro não-blast.

Produção direta sem domínio de ferro esponja - processos em que o metal é recuperado do minério com a ajuda de gases, carbono sólido. E também juntos - carbono sólido e gás. É realizado a uma temperatura de cerca de 1000 graus Celsius. Ao mesmo tempo, a rocha natural não é escória, as impurezas não são restauradas, pelo que o metal é suficientemente puro. Especialistas chamam esse processo e outros termos:

• produção direta de ferro esponja;
• metalurgia sem coque;
• metalurgia sem domínio;
• metalização parcial do minério.

Atualmente, os métodos de mineração de metais por tais métodos em escala industrial são praticados na Rússia, China, Suécia, Alemanha, Grã-Bretanha, Noruega eoutros países.

Todos os métodos conhecidos são divididos em dois grupos:

• ferro é formado quando o minério é exposto a um agente redutor gasoso;
• sob a influência de um agente redutor sólido no minério de ferro.

Métodos para produzir ferro esponja usando um método sem domínio foram patenteados por quase quinhentos.

Recuperação do ferro com uma substância gasosa

Hidrogênio e monóxido de carbono são usados para redução gasosa. Normalmente, um método é usado quando o minério de ferro é triturado e aquecido a 850 graus, seguido de torrefação. Em seguida, é enviado para um forno tubular rotativo. Lá, o metal é reduzido sob a influência de gases redutores que se deslocam em direção à massa de minério. Antes de sair do forno, ele entra no recipiente de resfriamento. O produto final é então moído usando um moinho de bolas.

Posteriormente, a massa passa por um separador magnético especial. O ferro classificado pelo separador passa então pela prensa, que forma o ferro esponja em briquetes.

Obtenção de ferro por um agente redutor sólido

Se a produção utiliza a tecnologia de produção de ferro esponja por redução sólida, então este método envolve as seguintes operações:

• britagem e moagem de minério;
• para atingir uma alta concentração de ferro, não mais que 3% de ganga, é realizado o enriquecimento magnético;
• minério enriquecido é misturado com combustível orgânico, que inclui serragem e outros orgânicos semelhantesestruturas;
• criação da massa resultante de briquetes, seguida de sua transferência para o forno para queima.

A recuperação do ferro ocorre devido à combustão do carbono contido nos briquetes.

O ferro-esponja obtido, tanto na redução sólida quanto na gasosa, é posteriormente enviado para o processamento padrão para a obtenção do aço.

A refusão geralmente é realizada em fornos elétricos, enquanto a quantidade necessária de carbono e outras impurezas são introduzidas no metal.

Classificação de processos

Os metalúrgicos classificam os processos de produção de ferro de alto forno de acordo com o tipo de produto final, a saber:

• produção de materiais para alto-forno com metalização parcial (de 30 a 50%);
• produção de ferro esponjoso, produto sólido, altamente metalizado (de 85 a 95%), para posterior transformação em aço;
• produção de ferro florido, produto plástico metalizado;
• produção de ferro semi-acabado ou líquido para posterior fundição.

Produtos de restauração direta

Quatro tipos são comumente classificados como produtos de redução direta de ferro:

• esponjoso;
• carga metalizada;
• brilhante;
• ferro fundido ou intermediário de carbono.

Ferro esponjoso

É obtido como resultado de processos em que a redução de metais ocorre sem fusão, a uma temperatura inferior a 1000-1200 graus Celsius. processodo que a matéria-prima inicial era, ferro esponjoso sólido - estruturas porosas, ou pellets. Em certos casos, é um pó de metal. Quando este metal também se caracteriza pelo fato de possuir uma porosidade bastante alta (em forma de esponja) devido ao fato de que durante a restauração as características volumétricas da matéria-prima sofreram pequenas alterações.

A superfície porosa desse ferro leva a um alto grau de oxidação durante o armazenamento e transporte, quando exposto a um ambiente desfavorável (alta umidade).

A composição química deste metal deve sua composição à matéria-prima original (minério). Comparado à sucata, o ferro-esponja é mais limpo. Possui presença mínima de impurezas de outros metais.

Além disso, o ferro-esponja obtido por redução direta também se distingue pela presença de rochas estéreis nele. Devido ao fato de que o material de origem é rico em concentrados e minérios, não é submetido a purificação adicional. Como resultado, o ferro contém todas as inclusões do estéril do minério original.

O ferro-esponja encontrou seu caminho na fabricação de aço, fabricação de pó de ferro e cementação de cobre.

Carga metalizada

O ferro parcialmente reduzido é chamado de carga metalizada. É usado para resfriar o processo de fundição, bem como para posterior fusão em altos-fornos. O nível de recuperação da carga metalizada está abaixo de 80%. O ferro-esponja é muito mais limpo, grausua recuperação é superior a 90%.

Scream iron

O ferro quente sem sujeira é produzido em fornos tubulares rotativos. Sua temperatura de recuperação varia de 1100 a 1200 graus Celsius. Este produto é uma pequena partícula de metal em que as impurezas da escória. O volume de escória no ferro bloomery é alto, cerca de 10-20%. Este ferro se distingue por impurezas significativas de enxofre e fósforo.

Aplicar kritsu para posterior refusão em altos-fornos. Tecnologias separadas usam este produto na fabricação de aço em fornos elétricos.

Carbono intermediário ou ferro fundido

Estes produtos são produzidos pela tecnologia de recuperação de combustível sólido. De acordo com suas características, são semelhantes aos fundidos em altos-fornos. Além disso, semicarbono ou ferro fundido às vezes é obtido com muito menos matéria estranha.

Os trabalhos posteriores com esses materiais para obtenção do aço são realizados de forma tradicional.