Химико-термический способ получения железа

Сущность метода заключается в следующем. Железорудный материал подвергается восстановительному обжигу. Полученный продукт обрабатывают технической соляной кислотой, в результате чего железо переходит в раствор в виде хлорида, а пустая порода и другие нерастворимые компоненты остаются в осадке. Раствор отделяют от осадка фильтрацией и подвергают кристаллизации. Полученные кристаллы направляются на восстановление газообразным восстановителем. Схема технологического процесса получения железа по этому методу включает следующие операции.

Усредненная на рудном дворе руда поступает в дробильное отделение, а затем в печь обжига. Для ускорения процесса обжиг руды проводится с использованием твердого восстановителя. Для этого приёмные бункеры мельниц оборудуются дозаторами для приготовления шихты, состоящей из руды и твердого восстановителя.
Подготовленная шихта поставляется в печь для восстановительного обжига. Обжиг проводится при температуре 900 – 1000 °С.

После обжига руда поступает в реакторы растворения руды, заполненные соляной кислотой. Начальная стадия растворения происходит очень бурно и сопровождается выделением водорода. По мере снижения концентрации кислоты и сокращения поверхности твердой фазы скорость реакции растворения падает. Для ускорения процесса на конечном этапе реакционный объём подогревается паром с температурой 80 – 90 °С, подаваемом в паровые рубашки реакторов. Выделяющийся при растворении водород после очистки направляется в печь восстановления хлоридов, где используется как газообразный восстановитель. Пары соляной кислоты, сконденсировавшиеся в процессе растворения, поступают в систему сбора кислоты, откуда направляются в реактор растворения.

Полученная в результате растворения пульпа подаётся в фильтры для отделения раствора от нерастворимого остатка. Отфильтрованный раствор поступает в выпарные аппараты, где проводится выпаривание до насыщения по хлористому железу. Далее раствор направляется в кристаллизаторы, из которых смесь кристаллов и раствора подается на центрифуги.

Из центрифуг кристаллы направляются в печь сушки и затем в печь вос-становления хлоридов, отапливающуюся природным газом. Для восстановления хлоридов используется водород. Температура восстановления составляет 600 – 700 °С. Отходящий из печей газ, содержащий водород и пары воды, подвергается осушке, очистки и используется как восстановитель при восстановлении хлори-дов. Кислота, образующаяся в результате охлаждения и очистки отходящих га-зов, поступает в систему сбора соляной кислоты, откуда направляется в реакторы растворения руды. Таким образом, для данного способа характерно оборотное использование соляной кислоты и водорода. Потери кислоты восполняются за счет периоди-ческого введения в процесс свежей кислоты, а потери водорода за счет введения водорода, вырабатываемого водородной станцией.

По этому способу возможно получение очень чистого губчатого железа, с содержанием железа в губке до 99,5%. Вместе с тем, способ позволяет получать из комплексных руд, переработка которых в настоящее время ведется с большими потерями легирующих элементов, железо с регулируемым составом легирующих, путём селективного восстановления хлоридов, в результате которого происходит почти полное извлечение легирующих.

Однако, способ пока не нашёл промышленного применения. В перспективе способ может быть использован для получения железа непосредственно из месторождения руд. При этом в разведанное месторождение закачивается соля-ная кислота, железо растворяется, образуя хлориды железа. Раствор поднимает-ся на поверхность, обезвоживается, и полученные кристаллы хлоридов восста-навливаются до чистого железа.