Процесс Ромелт: бездоменное получение чугуна

Разработанный в Московском государственном институте стали и сплавов под руководством профессора В.А. Роменца одностадийный процесс жидкофазного восстановления неподготовленных железорудных материалов с использованием в качестве восстановителя энергетических углей осуществляется в плавильно-восстановительной печи прямоугольного сечения (рисунок 5.7), работающем с небольшим разряжением в рабочем пространстве, исключающем выбросы газов в атмосферу.

Рисунок 5.7 – Схема плавильного агрегата процесса Ромелт: а – продольный разрез; б – поперечный разрез; 1 – барботируемый слой шлака; 2 – металлический сифон; 3 – шлаковый сифон (отстойник); 4 – горн с подиной; 5 – переток; 6 – загрузочная воронка; 7 - дымоотводящий патрубок; 8 – фурмы нижнего ряда (барботажные); 9 – фурмы верхнего ряда (для дожигания); 10 – слой спокойного шлака; 11 – слой металла; 12 – водоохлаждаемые кессоны

Исходным железорудным сырьем в процессе Ромелт является железная руда, в том числе пылеобразная, с широким диапазоном содержания железа. В качестве восстановителя и энергоносителя применяется энергетический уголь в виде пыли.

Железорудная шихта и уголь подаются в агрегат из расходных бункеров с помощью системы весовых дозаторов и конвейеров без специального смешивания. Загрузка осуществляется через специальное отверстие в своде на шлаковую ванну.

В ванне при температуре 1500 – 1600^оС происходит быстрое плавление железосодержащего сырья и замешивание угля в барботируемый слой шлака, который образуется при подаче дутья через фурмы нижнего ряда.

Дутье обеспечивает необходимое барботирование ванны и генерирование тепла в результате неполного сжигания углерода до СО. Образовавшийся восстановительный газ, который содержит СО и Н₂, используется для восстановления оксидов железа шлака, а остаток его дожигается над ванной до СО₂ и Н₂О в кислороде, который вдувается в рабочее пространство печи с помощью второго ряда фурм. При этом обеспечивается дополнительный приход тепла в расплавленную ванну.

Капли восстановленного в шлаковой ванне железа науглероживаются, укрупняются и опускаются на подину агрегата через зону спокойного шлака, образуя металлическую ванну с температурой 1375 – 1450^оС. Полученный металл содержит, % мас.: 4,0 – 4,8 С, 0,05 – 0,15 Mn, 0,01 – 0,1 Si, 0,05 – 0,12 P, 0,025 – 0,060 S.

Металл и шлак удаляются из печи через раздельные сифонные устройства с отстойниками безнапорным способом, что обеспечивает поддержание в печи необходимого постоянного уровня металла и шлака. Металлические и шлаковые сифонные устройства и рабочее пространство печи являются системой сообщающихся сосудов.

Газы в зависимости от степени их дожигания удаляются из рабочего пространства печи с температурой 1500 – 1800^оС через дымоотводящий патрубок, проходят котел-утилизатор, мокрую и сухую очистку.

В таблице 5.3 представлены сведения о расходах материалов и выходе побочной продукции при производстве 1 т чугуна процессом Ромелт.

Таблица 5.3 – Удельный расход материалов и выход побочной продукции при производстве 1 т чугуна процессом Ромелт

В таблице 5.4 представлены данные о затратах энергии на выплавку 1 т чугуна различными процессами в условиях Индии.

Таблица 5.4 – Сведения об энергозатратах на выплавку чугуна различными процессами, ГДж/т жидкого чугуна

В таблице 5.4 использованы следующие обозначения: М.У. – местный уголь; И.У. – импортный уголь; И. кокс – импортный кокс.

Из таблицы видно, что в условиях Индии процесс Ромелт обеспечивает меньшие затраты энергии на производство чугуна в сравнении с процессом Корекс, приближаясь к затратам энергии на выплавку чугуна в минидоменных печах.