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工业微波炼钢技术的研究

时间 : 2014-08-19 10:05:42点击数 : -

微波设备炼钢作为一种全新的炼钢技术对于促进世界冶金的发展和变革有着突出的意义。

在微波设备炼钢过程中,铁矿石通过传统方式被压碎、辗磨和浓缩,然后和磨成粉的煤炭及石灰石混和。这里煤炭作为还原剂,通过放热氧化反应成为辅助热源,石灰石则充当助熔剂。与传统炼钢相比,微波炼钢使用的是资源较为丰富的煤炭,而非高价格的焦炭。在温度1000℃、空气存在的条件下,煤炭与空气中氧反应生产CO2,在足量煤炭存在下,最终炉子里只存在CO,铁矿石粉小球在CO气氛中直接生成钢,从而省去了“注氧除碳”这一步骤,其反应温度的控制通过电弧炉也很容易完成。整个炼钢过程不但节省时间,而且节约能源。据计算,其与传统炼钢相比节省能源可达48.5%。

高炉炼铁技术经过了不断的改进,仍是当前最基本的炼钢技术。铁矿烧结球团、焦炭、石灰石装入高炉后,吹入高速热空气,部分消耗焦炭产生CO和热,铁矿烧结球团被CO还原成铁。被还原出来的铁水然后被送到氧气顶吹转炉(BOF)中,在那里纯氧被吹入铁水,除碳而得到钢。作为一种技术革新,微波协助电弧炉炼钢是通过联合微波、电弧和放热加热完成整个炼钢过程。这种技术能从由浓缩铁矿、煤和熔剂组成“生球”中直接得到钢液,整个过程中不需要炼焦、烧结、高炉冶铁以及吹氧炼钢等步骤。该技术可充分利用微波的体加热、能源高效吸取以及高速化学反应等特点。

通常,非导电材料的导热性能非常差,外部加热方法往往不能使其有效升温。对于浓缩氧化铁这种粉末材料尤其如此,这是传统炼钢中的一个基本问题。而微波加热具有极高的加热效率,微波加热对于粉末材料包括聚结的粉末材料更有效,其加热效率高达90%~95%。两位科学家的试验结果表明,磁铁矿在微波加热条件下,一分钟内温度可升至1000℃,这就解决了炼钢中基本的热转换问题。

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