用赫格納斯法生產(chǎn)海綿鐵和還原鐵粉_俞燮廷_圖文

1、 份末 冶 金 工 業(yè) 第 7卷 鐵 0 2 5 % C S 和 P 各為 0 0 10 % , . , . 。 一 美 國新 澤 西 礦 區(qū)的 磁 鐵 精 礦 ( 含 , . 71 5% F e 為 了實 施裝 填 還 原 容 器 的機(jī) 械 化 該 廠 為原 料 , 。 礦 粉 和 還 原劑 各 在 兩 個 長 約 g m 的 。 將 原先 水 平 層 式 裝填 法 改 為 平 行 垂 直 式 和 同 心 圓管 式 ( 或 稱 噴頭 式 : 。 回轉(zhuǎn) 窯 內(nèi) 干 燥 用 7 2 個 燃 氣 燒 嘴 加 熱 隧道 , ; 特 別 是 后 者 使所 。 , 窯 燒 嘴分 成 四 組 每 組 具

2、有 自動 控 溫 裝 置 鐵精 礦粉 在 隧 道 內(nèi) 于 , 得 海綿 鐵 形 成 一 很 長 l m 多 的 粗 圓 管 圓管 1 15 0 一 12 0 0 , 下進(jìn) 行 。 式 裝 填 法 的 優(yōu) 點 是 使礦 粉 和 碳 還 原 劑 的填 裝 容 器 及 從 容 器 提 出 海綿 鐵 得 以 實施 機(jī)械 自 動 化 ; 在 裝 卸料 時 還 原 容 器 在 窯 車 上 的 位置 固定 而不 需 搬 移 可 實 施 機(jī) 械 化 育 效 地 清 除 ; , 還 原 爾 后 將所 得 海 綿 鐵 塊 破 碎 成 粉 置 于 長 : 約 3 6 m 的 馬 弗 爐 內(nèi) 以 H 進(jìn)行 還 原 退

3、 火 、 1968 生 , Ho e g a n a e S 海 綿 鐵 公 司 將 80 % In r a l e 股 份 轉(zhuǎn) 讓 給 美 國 的 In t e k , o 鋼 鐵公 司 c , 海 綿 鐵 管 內(nèi) 外 表 面 的 粘 附 物 而 鐵 的 損耗 并 下 大 ; 試 驗 結(jié) 果表 明 這 種 裝 填 法 可 使 生 產(chǎn) 周 , , 并成 為 其 子 公 司 同 時 公 司 的 名 稱 也 縮 減 為 Ho e g a n a e S 公司 。 。 該公 司 后 建 的 隧 道 窯 長 變 容器 的 疊 置高度 為 , 期 縮 短約 2 5 Ox e 地s u % n ; 。 約

4、為 1 7 7m I C S 2 . 44m d 工 廠 生 產(chǎn) h 海 綿 鐵 的 消耗 指 隧 道 窯 的作業(yè) 時 間 為 7 o 2 h (2 自 19 5 5 年 至 1 9 5 6 年 瑞 典 鋼 公 司 在 Ox e 仍s u n 標(biāo)列于 表 表 2 2 d 建 設(shè) 了一 座海 綿 鐵工 廠 該 廣 獲 , , o s Ox e j u n d 廠 每 噸 海綿鐵 的 消 耗指標(biāo) 動 力和 勞 動 力 消 耗 動 力和 勞 動 力 O H a 秘 、 公司 特 許 用 赫 格 納 斯 法 生 產(chǎn) 專 供 g 。 系材 料消 耗 系材料 焦炭末 石灰石份 碳化硅 冶煉 用的 海 綿

5、鐵 在 19 a 2 年 o 8 H gn , , , 韶 公司 單位 消 耗 570kg 上2 單位 消耗 92 0 M a l 7 5k w . 購得 了 O x e “ lo s u n d 海 綿 鐵 工 廠 將 它 作 為冶 以 商 標(biāo) , 氣 體和 液 體 然 料 e 金分部 內(nèi) 部 的 一 個 生 產(chǎn) 單 位 iS m 0kg 電能 勞動 力 · h · x o ” ” 對外經(jīng) 營 。 待 別需 要 提 出的 是 “ , 15 k g 1 9 人工 h a 毗g 雌s 公 司在 7 0 年 代 創(chuàng) 制 了 一 種謂 之 熔 。 煉鱗 片 的 新 型 海 綿 鐵

6、 專 門 用 于 冶 煉 超 低 碳 . 3 3 赫 格 納 斯 隧 道 窯 的 建 立 和 發(fā) 展 過程 早在 1950 高 合金 鋼 年 瑞典 , . H O a 能 s 公 司 已建 有 g , 。 (3 1963 年 二 , O Hg o , a n . o S 公 司投 產(chǎn) 了第 一座 < 中試 規(guī) 模 生 產(chǎn) 海 綿 鐵 的隧 道 窯 當(dāng) 年 生 產(chǎn) 還 原 鐵粉 g k t , 當(dāng)時 世 界 最 大 的 N 21 4 m 。 1 隧 道窯 (長 寬 。 高 一 其 中 6 7k t 運(yùn)往美國 。 其后 的 發(fā) , K 3m 、 3m 在 窯 的 冷 卻 帶 設(shè) 有 余熱 ,

7、 展過 程 如 下 鍋爐 a a n O Hg J e r e 窯 用 重 油 加 熱 全 部 操 作 自動 化 。 ( 1 19 5 1 年 。 公 司 與美 國合 作 iv e r t o n 座 嶄新 的 大 型 還 原 鐵 粉 工 廠 開 始 在 瑞 典 聳 立 其還 原 鐵 粉 的 年 生 產(chǎn) 能 力 為 4 t 0 k I C S , 在新澤 西 州 ( N e w y 里 弗 敦 ( R 開 所用 辦 了 一 家 擁 有 全 權(quán) 的子公 司 。 r r a r n o 綿 鐵 公 司 ( H o e g a n e s S 卯 n g e Io C 卯 : l o n 利 用 中

8、 試 取 得 的 經(jīng) 驗 于 19 5 3 年 建 設(shè) , 赫格 納斯 海 - 還 原容 器 是 由 四 個 尺 寸 為 外 徑 = 內(nèi)徑 高度 4 80m m 。 又 45 0m m 火 6 O0 m m 25 的 短 圓筒 個 高 Zm 5 個 周期 。 疊 裝而 成 每 臺 窯 車安 放 , , (5 又 投 產(chǎn) 了 兩 座 各 長 約 17 4 m 橫 斷 面積 5 的隧 道 窯 年 生 產(chǎn) 海 綿 鐵 粉 合 計 2 t 7 k , 、 . 1時 。 I C 容 器 其 壽 命 可 達(dá) 13 以上 的 S 0 至 全窯 共有 1 6 12 5 0 , 個 測 溫 孔 窯 內(nèi)最 高溫

9、度 為 19 6 5 年 依 賴 工 藝 的 改進(jìn) 使 生 產(chǎn) 能 力 達(dá) 到 ; , 生 產(chǎn) 周 期 為 53o h 。 海 綿 鐵 粉 用分 解 、 36k t 1966 : 年 又 另 外增 加 了 4 5 k t 海 綿鐵 粉 的 現(xiàn) 在 里 弗頓 工 廠 的 海綿 鐵 粉 還 原 。 氨在 耐熱 的鋼 帶 式 爐 內(nèi)進(jìn) 行 還 原 退火 退 火 溫度 為 8 0 0一 9 0 0 , 生產(chǎn) 能 力 連續(xù) 運(yùn)轉(zhuǎn) 的 帶 式 滬 長 。 鐵 粉 的年 生 產(chǎn) 能 力 分 別 為 l S k t 和 7 t 4 k , 該 約 lm 40m , 2 k t 其生 產(chǎn) 能 力 為每 年 1

10、r 一 爐 內(nèi)以 廠 開 初 使 用 瑞 典 的 鐵 精 礦 為原 料 以 后 采 用 寬的 C Ni 不 銹 鋼 帶 作 為 粉 料 的 傳送 第 期 俞燮 廷 用 赫 格納 斯 法 生 產(chǎn)海 綿鐵 和 還 原 鐵 粉 , 3 : 帶 為 了 防 止 鐵 粉 與鋼 帶 之 間 的 粘結(jié) 在帶 子 上鋪 一 層 紙 (4 在 , , t 可達(dá) 2 0 0k 70 % 。 。 現(xiàn) 時 的生 產(chǎn) 能 力利 用 度 約 為 。 19 7 1 、 19 7 4 和 . 197 8 年 , H O g a n a s 3 4 . 國 外其 他 國家 的 隧 道 窯 海 綿 鐵 生 產(chǎn) 簡 . 公 司 先

11、 后 興 建 了 當(dāng) 今 世 界 上 最 大 的 海綿 鐵 隧 。 道窯 N 2 、 況 . N o . 3 、 N o 4 . 它 們的長 度均 為 。 3 4 1 50 年代 美 洲 國 家 的 情 況 , , 、 265 m , 每 座窯 的年 生 產(chǎn) 能 力 為 5 0 一 60 k t 在本 世 紀(jì) 5 0 年代 一些 美洲 國家 采 用 粉 狀 或 團(tuán) 塊 狀 的赤 鐵礦 為 原 料 以 焦炭 瀝 青焦 迄今 3 座 1 。 吻g甜 s o . 公 司生 產(chǎn) 還 原 鐵粉 用的 隧 1一 N o . 道 窯 共計 四 座 ( N 算 機(jī) 自動控 制 。 4 , 連 續(xù)帶 式爐 共

12、或木 炭粉 作 為 還 原 劑 在 隧 道 窯 內(nèi) 生 產(chǎn) 海 綿 鐵 。 , 整 個 生產(chǎn) 過 程 均 在 中 心 控 制 室 用 計 海 綿 鐵 粉 的 總 生 產(chǎn)能力 每年 表 國 別和 地名 3 它 們的 簡況 列 于 表 3 。 美洲一 些 國家 的 隧道窯海 綿 鐵 生 產(chǎn)簡 況 隧 道 窯規(guī) 模 和 海 綿 鐵 生 產(chǎn) 胎 力 一 座 隧道 窯 一 晝 夜 生 產(chǎn) 2 8 t , 建立年代 1950 1952 1952 海 綿 鐵用 途 加 拿 大米 爾頓 墨 西 哥蒙特雷 巴 西 卡 姆 配 斯 脫拉 粉 末冶 金 及 代替 廢 鋼 冶 煉 普 通 沸騰 鋼 生 產(chǎn) 特 殊鋼

13、一 座 隧道窯 年產(chǎn) 1 0 k t , 兩 座 隧 道 窯 年總 產(chǎn) 5 t 0 k , 美國 俄亥俄州 1954 一 座 隧 道 年產(chǎn) s k t . 粉 末冶 金 3 4 2 . . 日 本 和 原 蘇聯(lián) 的 情 況 在 表 4 。 60 年 代 日 本 和 原 蘇聯(lián) 一些 企 業(yè) 建 立 了 專 門 用 于 生 產(chǎn) 還 原 鐵 粉 的 隧 道 窯 其 簡 況 列 于 表 企業(yè) 名 稱 4 , , 0 年 代 建立 的一 些生 產(chǎn) 還 原 鐵粉 用隧 道窯 簡 況 6 使 用 原料 隧道窯長 度 生產(chǎn)能力 、 海 綿鐵 用途 生產(chǎn)還原鐵 日本 川 崎制 含 7 4 % 凡 含 、 0 0

14、2 % S . 島 擁有 兩 座各 長 16 5 m 的隧 還 原鐵 粉 粉 用 于 粉 末冶 , 鐵公 司 的低 碳 沸 騰 匆 鐵 續(xù) 道 窯 合計 年生 產(chǎn) , Zo k t 金 電焊條 切 荊等 、 、 日 本 同和 鐵 巴 西 澳 大 利亞 , 、 高品位 鐵 長 13 0 m , 的隧 道 窯 兩 座 用 于 生 、 , 生產(chǎn)還原鐵 粉 用 于 粉末 冶 , 粉工業(yè) 公司 礦 井接 入 部 分 優(yōu) 質(zhì) 鐵 鱗 ; 有 產(chǎn) 海 綿 鐵 另一 條 長 4 0 m 的 隧道 窯 用于 自身脫 碳 脫氧 還 原 鐵 粉 實 , 時 也 用 硫酸 渣 金 電焊條 切 割等 、 、 際 總 生

15、 產(chǎn) 艙力 為 每 年 2 t 0 k 日本鐵粉公 巴 西 澳 大 利亞 含 6 8 Fe , 、 . 5 2 % 先在 回 轉(zhuǎn) 窯 內(nèi) 同 時 生產(chǎn) 出 海 綿 鐵和 副 產(chǎn) 品 活 性 炭 然 后 將 海 綿 鐵 , 生 產(chǎn)還原鐵 粉 用 于 粉末 冶 . 司 · 的 鐵 礦 以 奧 地利 的干 餾 煤 為還 原劑 破 碎 磁選 后 在 4 0 m 長 的隧道 窯 , 、 金 電焊條 切 割等 生產(chǎn)還原鐵 、 、 內(nèi)高 溫 還 原 。 0 k t 年 產(chǎn)還 原 鐵 粉 1 原 蘇聯(lián) 的 蘇 采 用 低 碳 沸 騰 鋼軋 鋼鐵 鱗 或 鐵精礦 隧道窯 長 度 為 綿鐵 1 0 k

16、t 14 1 5m , 約產(chǎn)海 粉 用 于 粉末冶 , 林 粉末 冶金 廠 金 、 電焊 條 切 、 創(chuàng)等 粉 末 冶 金工 業(yè) 。 第, 卷 4 還 原 鐵 粉 的 生產(chǎn) 工 藝 和 性 能 改進(jìn) a 出g 自 5 0 年代 , , n: S 的改 進(jìn) 4 . 1 海 綿鐵 與 還原 鐵 粉 的 生產(chǎn) 工 藝 。 物 g 甜 公 司的 海 綿 鐵 與 還 原鐵 粉 生 產(chǎn) a 雌 公 司 采 用 隧道 窯 固 砌g , 。 工 藝流 程 示 意 于 圖 4 2 . 2 。 體 碳 和 帶 式 爐 氫氣 氛 的二步 還原 法 生產(chǎn) 還 原 鐵 粉 以 來 工藝 愈臻 完 善 全 部 生產(chǎn) 已高

17、度 自 動 化 所制 得 的還 原 鐵 粉 性 能 也 得 到 了 很 大 , 還 原鐵 粉性 能 的改 進(jìn) 自以 隧 道 窯 取代 環(huán) 形坑 式 窯 生 產(chǎn) 海 綿鐵 后 , 隨著還 原 退 火 工 藝 的 持 續(xù)進(jìn) 展 可 使 , 圖2 l 一 海綿 鐵與 還 原鐵粉 生產(chǎn) 的工 藝 流程 示 意 圖 一 焦 炭 末 與 石 灰石 的混 合 還 原劑 :2 S IC 一 鐵 精 礦粉 ; 一 3 一 回轉(zhuǎn)爐 干 澡 洪 一 破碎 ; 5 一 過篩; 一 6 一 磁選 ; ; 7 - 將礦 粉 和還 原 劑 裝 入 入 料倉 1 2 ; 陶 瓷管 容器 ; 8 ; 一 1 0 還原 ; 9

18、一 卸料 ; 1 0 在隧道窯 內(nèi) 約 2 ; 一 粗破 碎 ; 1 1一 貯 ; 一 3 破碎 1 ; 磁選 1 4 研 磨與 過 篩 巧 ; 一 在 帶 式護(hù) 內(nèi)于 ; 一 8 0 一 例 O ; 6 還原退 火 1 一 合批 7 1 一 8 還 原 鐵 粉 的 自動 包裝 1 鐵 精 礦粉 1 9 混合 還 原 劑 2 0 一 控制 室 。 O H 0 g a 皿 S 還 原 鐵 粉 的 碳 含 量從 原來 的 0 0 1 一 % . 一 致 性也 得 到 改進(jìn) 川 3 0 降低 至 現(xiàn) 今 的小 于 。 , . 0 0 1 % j 1 2 ( , 對 壓縮 在化 學(xué) 性 能 方 面 ,

19、 a Hg o 能 還原鐵 粉 中 s 性 的提 高是 有益 的 減小 。 的非 金屬 夾 雜 ( 來 自鐵礦 中 的 脈 石 殘 留物 對 粉 末 冶金工 藝 中 各 種 操 作 過 程 及 其 結(jié)果 的 影 響 一 直 是 同 行 們 有 爭 議 的 課題 a 雨g n a s , 由 于 同 樣 理 由 鐵 粉 的氫 損 值 也 大 幅 度 圖 3 示 出 從 1954 年 至 1986 年 . . , , 。 在 MH 1 0 0 2 0 0 2 4 鐵 粉 及 其繼 承 者 N C 1 4 鐵粉 的發(fā) 展 工 作 中 一 直 沒 有 忽 視 降 低 。 的典 型 氫 損 值 變 化

20、從 0 9 % 減 少到 0 . 。 重 要 的是 不 僅 氫 損 值 , , S q 含量 海 綿鐵 粉 中 的 i 自 19 7 6 年以 來 , . 2% 而 且 在批 與 批之 間 的 藉 助 于 鐵 礦 和 鐵 粉 生 產(chǎn) 過 程 中采 取 更 為有效 第 期 。 1 俞燮廷 用 赫 格納斯法 生產(chǎn) 海 綿 鐵 和還 原鐵粉 : , 門 轟 次 篇 喊 洲 .J : 4 J 伙 : i 0 積 , 幾 4 l 的 忿 、 次 考 幼 如 劃 l 沖 N C I 0 o , 一 . 4 2 、 、 l 月 l f · 0 . I 1 97 6 L 80 32 84 86 年代

21、 圖 4 1 7 9 S 年代 198 5 年海 變化 圖 3 1 5 9 4一 1 8 9 , 年 還 原 鐵 粉 的氫報位變 化 緯鐵粉 精 礦 的 獄 含l 的 精 選 和 分 離 方法 使 所 用 鐵 精 礦 的 iS q 含 日 獷 陽 側(cè) 、 J 。 量從 ga l . 0 班s 45 % 降至 . 0 15 % ( 圖 4 , 。 通過 。 工 廠 的 鐵 粉 生 產(chǎn) 工 藝 可 使 還原 鐵 出 2 s q 含 量 進(jìn) 一 步 降低 到 約 0 1 粉的 i 2 % t . l S C 10 0 r l 。 26 o 一 l 民 一 M H 10 由于 以 上 鐵 粉 性 能

22、的 提 高 反 映 其 綜 合 , 0川 . NCl 。 24 196 0 65 75 指標(biāo) 的 壓 縮 性 自然 也 相 應(yīng) 地 增 高 ( 圖 5 山 現(xiàn)今 S C 1 0 0 2 6 鐵 粉 的 壓 縮性 已 可 高 達(dá) 6 82 g l cm 4 2o 3 . 。 . 年代 (加 0 2 . 8% 硬 脂酸鋅 成形 壓 力 , 圖5 出g a n 日s 三 個 牌號 還 原鐵 粉 的 壓縮 性 變 化 , Mpa 。 a ( 粉 末 中未 加 潤 汾 劑 圈柱 坯成 形 壓力 4 2 OM P 參 考文獻(xiàn) 1 . . T . L . Jo e s Ab s · p h r ,

23、 Ba s l r , t e F 2 3 4 P G n r u c a e n d a s t l e , p n l a t , , , 1954 4 2 ( 11 : 1 2 8 1 一 12 9 1 d e M a lt , P o w de r H t Re 因r 1986 4 1 ( 1 : 6 4 一 67 A , H n 俞燮廷 E . . B He e r B 哪 Me H . 粉末 冶 金 工 業(yè) l a , , 19 9 6 t n , o刀y 習(xí) 6 ( 3 : 水助 幽 3 a te rn a p州免獄 O M , o Mc K y 姍 扭 n , K a , 19

24、6 4 ee : 22 一 3 1 7 一 13 5 r G 返e e e , . p a 戶e r P r 已犯 n d e a r 19 82 In t i o n l P 0 w de a r Me tJ a lu r gy C o f改 e n i n E u 了o P e , Ff o r n e e e , I回 y . Jm t 6 7 . 20 一 25 19 82 P G 刊比 t . W B . . D J On e 、 t d e . Pa伴r Pr Fu n n r已 s e d s 口e d n 回 Pn t e , , a t PM S p le s f o P w

25、 de r . o 卿 戶” u m M , 甚 運(yùn) th e , e Pe o Pl s R 印 u b li e o f An o r C 汕 城 N d y 即山 e r , , 19 8 4 e t l a . r 盯 衛(wèi)3 w u 7 , r d a e ld L d t 腸 n 次拍 19 6 0 a n , : 3 4 一 47 8 9 公 K . . . H A r . r 七。 目d e t : 一 u R 嚨p” , , r 卜 1 C Ta j 6 9 9 , a 如 H 叨 d b 為 k E 山位 翔 V d 日 Met O N 7: 6 4 一 667 叮 M Po w 山 t l a u 硬沙 , Amedc S 勸e汀 r o f M e t a l s , Ne w 丫b k 1 9 8 4 , o s B , 一 82 0 1 11 B 公 K萬 . . . 脫 H 雙可 r 月e . 翻嘆 , 衛(wèi) 臼 故 扣眾職 妞 朋 恤 x y Q 艾T P w de r o . , . 州 沁功 J U I址 1% 7 , , o N 1 : 8 一2 3 1 S J H lt h e