Введение
Недавно добытый и очищенный тип металла. Прямое восстановление железа (DRI), также известное как губчатое железо, производится путем прямого восстановления железной руды (в форме кусков, окатышей или мелкой фракции) до металлического железа с использованием восстановительного газа, содержащего элементарный углерод (получаемого из природного газа или угля) или водород. При использовании водорода в качестве восстановительного газа выбросы парниковых газов отсутствуют. Для прямого восстановления подходит множество руд. Прямое восстановление – это твердофазные процессы, в ходе которых оксиды железа восстанавливаются до металлического железа при температурах ниже температуры плавления железа. Восстановленное железо получило свое название от этих процессов, одним из примеров которых является нагрев железной руды в печи при высокой температуре в присутствии восстановительного газа – синтез-газа, смеси водорода и монооксида углерода, или чистого водорода.
Direct reduced iron (DRI), also called sponge iron, is produced from the direct reduction of iron ore (in the form of lumps, pellets, or fines) into iron by a reducing gas which either contains elemental carbon (produced from natural gas or coal) or hydrogen. When hydrogen is used as the reducing gas there are no greenhouse gases produced. Many ores are suitable for direct reduction. Direct reduction refers to solid state processes which reduce iron oxides to metallic iron at temperatures below the melting point of iron. Reduced iron derives its name from these processes, one example being heating iron ore in a furnace at a high temperature of in the presence of the reducing gas syngas, a mixture of hydrogen and carbon monoxide, or pure hydrogen.
Процесс
Процессы прямого восстановления можно условно разделить на две категории: газовые и угольные. В обоих случаях целью процесса является удаление кислорода, содержащегося в различных формах железной руды (кусковая руда, концентраты, окатыши, окалина, пыль доменных печей и т.д.), для преобразования руды в металлическое железо без её плавления (ниже температуры плавления). Процесс прямого восстановления является относительно энергоэффективным. Сталь, произведенная из железа прямого восстановления (DRI), требует значительно меньше топлива, так как отпадает необходимость в традиционной доменной печи. Наиболее часто из DRI получают сталь, используя электродуговые печи для использования тепла, выделяемого продуктом DRI.
Проблемы
Прямое восстановленное железо (DRI) крайне подвержено окислению и коррозии при отсутствии защиты и, как правило, быстро перерабатывается в сталь. Массивное железо также может самовоспламеняться, поскольку оно пирофорно. В отличие от доменного чугуна, который представляет собой почти чистый металл, DRI содержит некоторое количество шлака, богатого кремнезёмом (если оно получено из лома, а не из нового железа, полученного прямым восстановлением с использованием природного газа), который необходимо удалить в процессе производства стали.
История
Производство губчатого железа и его последующая обработка были самым ранним способом получения железа на Ближнем Востоке, в Египте и Европе, где он использовался как минимум до XVI века. Преимущество метода кричного производства заключается в том, что железо можно получать при более низкой температуре плавки – примерно 1100 °C. Недостаток, в сравнении с доменной печью, состоит в том, что за один раз можно выплавить лишь небольшое количество металла.
Экономика
Индия является крупнейшим в мире производителем железа прямого восстановления.
Применение
Губчатое железо само по себе не представляет ценности, но может быть переработано в кованое железо или сталь. Губку извлекают из печи, называемой горном, и многократно проковывают тяжелыми молотами, складывая её, чтобы удалить шлак, окислить углерод или карбиды и соединить железо вместе. Эта обработка обычно позволяет получить кованое железо с содержанием около трех процентов шлака и доли процента других примесей. Дальнейшая обработка может включать добавление контролируемого количества углерода, что позволяет проводить различные виды термической обработки (например, цементацию). Сегодня губчатое железо получают путем восстановления железной руды без её расплавления. Это делает его энергоэффективным сырьем для производителей специализированной стали, которые ранее использовали в основном металлолом.
Еда
Водородно-восстановленное железо используется как источник порошка железа пищевого качества для обогащения продуктов питания и поглощения кислорода. Эта элементарная форма усваивается хуже, чем двухвалентные формы железа, но благодаря функции поглощения кислорода остается востребованным. Стандарты чистоты для его применения были установлены в 1977 году.