Co jest zaangażowane w produkcję gąbki żelaznej?

Produkcja gąbczastego żelaza jest techniką oczyszczania rudy żelaza poprzez poddanie jej reakcji z mieszaninami gazowymi w celu usunięcia tlenu w procesie redukcji. Ruda żelaza z ziemi jest związkiem chemicznym żelaza i tlenu zwanym tlenkiem żelaza, który jest podobny do rdzy. W temperaturach powyżej 1800 ° F (10007 ° C) tlen cząsteczkowy można usunąć z żelaza przez przepuszczenie mieszanin wodoru i tlenku węgla przez rudę, co redukuje rudę do oczyszczonego żelaza.

Potrzebne są wysokie temperatury, aby chemicznie odblokować tlen z żelaza i pozwolić mu reagować z wodorem i tlenkiem węgla, tworząc wodę i dwutlenek węgla. Produkcja gąbczastego żelaza może zachodzić w różnych typach reaktorów, ale typową metodą jest użycie poziomego pieca obrotowego. Sprzęt ten jest poziomym podgrzewanym bębnem umieszczonym pod niewielkim kątem od poziomu, co pozwala rudie żelaza powoli przesuwać się z jednego końca na drugi w miarę obracania się bębna. Bęben jest podgrzewany, a gazy są przepuszczane przez środek bębna, umożliwiając redukcję tlenu.

W produkcji gąbczastego żelaza można wykorzystywać rudy żelaza o różnych rozmiarach, przy czym większość rudy zasila piec od kawałków po granulki. Kontrola temperatury pieca jest ważna, ponieważ żelazo nie może być podgrzewane do temperatur topnienia, a jedynie do poziomów potrzebnych do uwolnienia tlenu. Żelazo opuszczające proces produkcji żelaza gąbczastego zawiera tylko kilka procent zanieczyszczeń, w tym niewielkie ilości innych metali znajdujących się w rudzie żelaza.

Wysoka czystość i stosunkowo niskie koszty operacyjne sprawiają, że gąbki żelazne są ważnym surowcem do produkcji stali. Wielkie piece i inne urządzenia do produkcji stali wymagają wysokich temperatur i innych chemikaliów do usuwania zanieczyszczeń, co sprawia, że ​​produkcja żelaza gąbczastego jest ważna dla zasilania wielkiego pieca. Wydajność wielkiego pieca poprawia się poprzez zmniejszenie zawartości tlenu w rudzie przed jej dodaniem, dzięki czemu żelazo z gąbki jest bardziej wydajnym surowcem niż nieprzetworzona ruda.

Żelazo gąbkowe można dalej oczyścić po etapie reakcji redukcji, przepuszczając schłodzone żelazo przez separatory magnetyczne. Żelazo można przyciągnąć do magnesu, więc gdy ruda opuści reaktor, magnesy mogą odciągnąć żelazo gąbkowe od wszelkich zanieczyszczeń. Ten etap może być ważny, gdy jako medium redukujące stosuje się węgiel, ponieważ przereagowany węgiel może zawierać niemetaliczny węgiel drzewny i inne zanieczyszczenia. Ich usunięcie jeszcze bardziej poprawi wydajność wielkiego pieca i będzie wymagało mniej przetwarzania na późniejszych etapach.