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當前世界上直接還原鐵量的90%以上是采用氣基法生產的。我國天然氣主要供應化工和民用,不可能大量用于鋼鐵工業。由于我國煤炭儲量相對豐富,20世紀90年代以來煤基直接還原法已在天津、遼寧、吉林、山東等地形成了一定的生產規模。
直接還原鐵是指用直接還原法在低溫固態下還原的金屬鐵。
按生產方法可分為煤基直接還原鐵和氣基直接還原鐵;
按用途可分為煉鋼用直接還原鐵和其它用直接還原鐵;
按產品形式可分為海綿鐵(DRI)和熱壓塊鐵(HBI)。
目前國內直接還原鐵沒有國家統一標準生產規格,只有行業內的不成文的標準,最終元素含量仍是根據客戶需求。
規格如下:
一類化學成分為:TFe≥95%,SO2≤0.65%,S≤0.03%,P≤0.03%。
二類化學成分為:TFe≥92%,SO2≤5.0%,S≤0.03%,P≤0.03%。
三類化學成分為:TFe≥90%,SO2≤7.0%,S≤0.03%,P≤0.03%。
四類化學成分為:TFe≥88%,SO2≤10.0%,S≤0.03%,P≤0.03%。
另外,含鐵量超過97%以上也屬于海綿鐵,但應用于粉末冶金領域,其形狀分塊狀和粉狀(一次還原鐵粉),如深加工還可做二次
海綿鐵濾料具有較好的還原活性和高比表面積特點,作為水除氧劑的海綿粒度為2-5mm,孔隙率極高,比表面積大,活性高,極易與水中的氧發生反應生成Fe3O3,從而達到除氧目的,反應產物為不易溶于水的絮狀沉淀,被攔截下來,用一定強度的反洗水可以沖洗干凈。
工作原理:
常溫過濾式除氧屬化學除氧,它采用專門生產的活性海綿鐵(直接還原鐵)來去除水中溶解氧,海綿鐵主要成分是鐵,其疏松多孔的內部結構,提供的比表面積是普通鐵屑的5-10萬倍,可使水中的氧與鐵發生迅速徹底的氧化反應,使溶解氧穩定在0.05mg/L以下,其反應式為:2Fe2+ + 2H2O + O2→2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+ 2H2O +O2→4Fe(OH)3
反應產物Fe(OH)2、Fe(OH)3為不易溶于水的絮狀沉淀,當隨著水流經其余的海綿鐵顆粒時被攔截下來,只要用一定強度的反洗水流就可以沖洗干凈(大約5分鐘)。海綿鐵的消耗量很低,根據處理水量與水質的不同,一般3 - 6個月補充一次即可。(經過除氧后的中增加了少量的鐵離子,一般為0.2 - 0.5mg/L,對于熱水鍋爐來說仍符合國家規定的水質標準,但對于蒸汽鍋爐或對給水Fe2+有嚴格要求的給水除氧來說,可以加裝除鐵裝置,去除水中的Fe2+。)
作為水除氧劑的海綿鐵是利用粒度在-200目以下的Fe3O4 粉末粘結在一起,粒度為2-5mm左右。因其還原過程發生置換反應,形成一定數量的空隙,還有粉末微粒粘結時的空隙,使得除氧劑孔隙極高,比表面積大,又因其為原生礦直接還原所得,相對純凈,所以活性極高,極與水中的氧發生反應生成Fe3O4,從而達到除氧目的。同時利用率也得到提高到90%以上。
而且由于含有一定量的雜質,使其在除氧過程中顆粒之間只能是弱鍵連接,基本不銹死成團。該產品經多家單位使用后,效果十分理想,出水含氧量降到0.05mg/L以下,處理每立方米水僅消耗25g左右,真正做到了高質量、低成本運行。
因不經軟化的水易使除氧劑表面發生鈍化,使其氧化減慢,而影響除氧效果,故應先軟化再除氧。使用一段時間后,應進行反洗。海綿鐵具體分析:
鋼材中非金屬材料和有色金屬使用比例增加,致使廢鋼質量不斷下降。廢鋼作為電爐鋼原料,由于其來源不同,化學成分波動很大,而且很難掌握、控制,這給電爐煉鋼作業帶來了極大的困難。如果用一定比例的直接還原鐵(30~50%)作為稀釋劑與廢鋼搭配不僅可增加鋼材的均勻性,還可以改善和提高鋼的物理性質,從而達到生產優質鋼的目的。因此,直接還原鐵不僅僅是優質廢鋼的替代物,還是生產優質鋼材必不可少的高級原料.近年來由于鋼鐵產品朝小型輕量化、功能高級化、復合化方向發展,故鋼材中非金屬材料和有色金屬使用比例增加,致使廢鋼質量不斷下降。
根據國外報導,高功率電爐冶煉時,爐料搭配30—50%直接還原鐵,生產率提高10-25%,作業率提高25-30%。1996年2月26日我們在鹿泉市軋鋼廠三噸電爐上試驗表明,在爐料中搭配30—50%直接還原鐵,每噸爐料平均節約電能27%,節約煉鋼時間28%,耗氧量降低22%,鋼材物理性能明顯提高。就此,在電爐鋼爐料中搭配一定量直接還原鐵不僅可以提高電爐的生產能力,而且還能降低電耗和生產成本。