Технологические разработки для внедрения в производство: «Получение сажистого железа.», Запорожье

Предлагаемая к внедрению работа для получения синтетических углеродистых материалов, производства железных порошков, синт. чугуна, стали, ферросплавов.

Способ получения сажистого железа.

Изобретение относится к области получения синтетических углеродистых материалов и может быть использовано при производстве железных порошков, синтетических чугунов, сталей и ферросплавов.
Известен способ получения сажистого железа, заключающийся в термокаталитическом разложении углеводородов на поверхности железосодержащих материалов при давлениях 1-35 атм. и температуре 850-900°С (1).
Недостатками способа являются высокие рабочие температуры, низкие скорости науглероживания и необходимость применения ценного химического сырья — природного газа или других углеводородов. Высокие рабочие температуры процесса обусловлены значительной термодинамической прочностью большинства углеводородов.
Каталитическое разложение, например, метана (содержание СН4 в природном газе достигает 95-98%) наблюдается лишь при температурах 800-850°С. С ростом температуры скорость процесса возрастает, однако, даже при 1000°С она невелика и равна примерно 50-60 см3 СН4/мин на 1г железа.
Кроме того, учитывая широкое применение природного газа в процессах химической технологии (органический и неорганический синтез, производство пластмасс и др. ) использование его в других энергоемких отраслях нежелательно и в последнее время жестко регламентируется.
Целью изобретения является интенсификация процесса получения сажистого железа с одновременным понижением рабочей температуры.
Поставленная цель достигается тем, что отработку железосодержащих материалов ведут при 400-600°С отходящим газом закрытых ферросплавных печей, содержание водорода в котором поддерживается в пределах 2-15% при концентрации каталитических ядов не более 1 мг/нм3. При выплавке кремнистых, марганцевых, хромистых и других ферросплавов в закрытых рудовосстановительных пе¬чах в качестве отхода производства образуется газ, состав которого в зависимости от условий плавки колеблется в пределах, об. %:
СО 50-92
СО2 0,5-15
О2 0,1-3
СН4 + N2 3-25
Н2 0,2-15.

Микропримеси (каталитические яды) (SO2, H2S, PHз, AsН3, HCN, CS2, COS и тд. ) 10-400 мг/нм3.
Применение таких газов позволяет снизить температуру процесса получения сажистого железа до 400-600°С при одновременном увеличении скорости науглероживания, однако положительный эффект достигается только в присутствии не менее 2% водорода и тонкой очистке газа от каталитических ядов (суммарное содержание не более 1 мг/нм3).
Пример. Проводили науглероживание брикетированной окиси железа марки «ЧДА» в лабораторной установке. В качестве науглероживающих реагентов использовали отходящий газ закрытых ферросплавных печей цеха № 4 Запорожского ферросплавного завода (83,4% СО; 3,8% СО2; 5,9% Н2; 3,1% азота; 0,8% микропримесей) и природный газ Шебелинского месторождения (94,0% СН4; 2,5% С2Н6; 0,7% 3Н8; остальное азот). Усредненные результаты исследования приведены в таблице…

Из таблицы видно, что несмотря на более низкие температуры скорость науглероживания предлагаемым способом в сопоставимых условиях значительно превышает скорость науглероживания железосодержащих материалов известным способом.
Использование предлагаемого способа получения сажистого железа обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества:
 значительное ускорение процесса при одновременном понижении температуры с 850-900 до 400-600°С,
 возможность замены ценного химического сырья (углеводородов) отходами производства — ферросплавным газом.
Годовой выброс ферросплавного газа закрытых печей по СНГ составляет примерно 10 млрд. м3. В настоящее время практически весь этот газ используется нерационально. Использование этого газа для получения сажистого железа позволяет снизить количество вредных выбросов и улучшить санитарное состояние воздушного бассейна промышленных городов.

Формула изобретения.
Способ получения сажистого железа, включающий термокаталитическое разложение углеродсодержащих газов на поверхности железосодержащих материалов при давлении 1-35 атм., отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса с одновременным снижением его температуры, обработку железосодержащих материалов ведут при 400-600°С отходящим газом закрытых ферросплавных печей, содержание водорода в котором поддерживают в пределах 2-15% при концентрации каталитических ядов до 1мг/нм3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 380714, М кл. С 21 В 15/02, 23.07.73.