2. Процесс хил

Процесс ХИЛ-1 (НУL-1) разработан в 1957 г. как процесс восстановления в неподвижном (стационарном) слое. Процесс протекает в четырех ретортах, одна из которых используется для разгрузки готового ПВЖ и последующей загрузки железорудного сырья. В трех остальных ретортах осуществляют последовательную продувку столба железорудных материалов горячим (980-1240 °С) конвертированным восстановительным газом. В первой реторте идет подогрев шихты и восстановление ее газом, выходящим из других реторт и прошедших очистку от паров воды и подогрев, во второй реторте происходит довосстановление шихты свежим горячим газом из конверсионной установки, в третьей реторте идет науглероживание восстановленного продукта. Последовательность операций в ретортах меняется по мере завершения Процесса.

Восстановительный газ получают путем паровой конверсии природного газа: СН₄ + Н₂О = СО + 3Н₂.

Конверсионный газ после осушки содержит 70-75 % Н₂ и 15-20 % СО. При расходе природного газа 450-470 м³/т и электроэнергии 6-10 кВтч/т получают ПВЖ со степенью металлизации 84-88 %.

Современный вариант процесса ХИЛ, получивший название ХИЛ-Ш (НУL-Ш), реализуют в противоточном шахтном реакторе, аналогичном реактору Мидрекс. Технология процесса предусматривает использование восстановительного газа с повышенным содержанием водорода (70-87 %), высокого давления в реакторе (более 0,55 МПа) и высокой температуры в зоне восстановления (> 920 °С). Типичной шихтой для процесса ХИЛ-Ш является смесь окатышей (70 %) и богатой кусковой железной руды (30 %). Расход железорудных материалов на 1 т ПВЖ со степенью металлизации 94 % и содержанием углерода 2,2 % составляет 1,45 т. Процесс позволяет повышать при необходимости содержание углерода в ПВЖ до 6 %, при этом основная часть углерода находится в виде карбида железа Fе₃С. По опыту работы заводов фирмы ХИЛЗА (HYLSA) 1 кг углерода в ПВЖ экономит 2,5 кВт-ч электроэнергии при электроплавке стали.

Себестоимость одной тонны ПВЖ, получаемая в процессе ХИЛ, равна (доллары США): при 100 % окатышей в шихте - 90; при 70 % окатышей + 30 % руды - 89; при 100 % руды - 63.

Глава 5. Металлургия чугуна

В настоящее время основное количество чугуна выплавляют в доменных печах. Наиболее крупные доменные печи имеют полезный объем 4500-5500 м³, производительность таких печей может достигать 12 000 т/сут.

Доменная печь - непрерывно работающий 10 и более лет до капитального ремонта и находящийся под высоким давлением агрегат; выпуск чугуна шлака производят по графику. На крупных доменных печах с объемом 3200 м³ и более, оснащенных четырехручьевыми чугунными лётками¹, выпуск чугуна и шлака практически осуществляется непрерывно за счет чередования лёток.

5.1. Устройство доменной печи

Доменная печь (рис. 5.1.) - металлургический агрегат шахтного типа для выплавки чугуна из железной руды и продуктов её Подготовки (агломерата и окатышей) с использованием твердого Топлива (кокса и его заменителей - молотого угля, жидкого мазута, природного газа).

Доменная печь - совершенный металлургический агрегат. В нем осуществлен противоток материалов: сверху опускаются твердые шихтовые материалы - железная руда, агломерат, окатыши, кокс, а снизу вверх поднимаются реакционные газы, имеющие высокую температуру. Этим обеспечивается тесный контакт шихтовых материалов с газами, способствующий быстрому теплообмену, нагреву, восстановлению оксидов железа, расплавлению материалов с образованием жидких чугуна и шлака. Газ, покидающий доменную печь, называемый доменным (колошниковым) имеет низкую температуру (200-300 °С) и низкую теплотворную способность (3500-1000 кДж/м³).