1 Введение.

Сталь, из-за ее многосторонних свойств и возможности рециркуляции является основным материалом для стремительного развития в современном индустриальном обществе. Оно определяется широким рядом использования во всех важных секторах промышленности, как например производство аппаратуры и машинного оборудования, строение мостов, железо-бетонные конструкции для строительства, мощные экологичные инженерные конструкции (газоочистки), транспортная и упаковочная промышленность, и это только часть.

Уровень производства стали и утилизации металлического лома страны или региона зависит от демографического состояния, а также технического и экономического уровня развития государства. В период с 1900 по 2005 мировое производство стали возросло от 40 млн. тонн до более 1,1 биллиона тонн. Германия в 2005 году занимала шестое место с годовым выпуском 44,7 млн. тонн стали, в то время, как страны Европейского Союза были вторым всемирным производителем металла до 2002 года. Китай в 2002 г. занимал первое место по производству стали. В этом столетии сталь есть и будет материалом №1 с лучшим соотношением цены/качество.

Железные руды это первичные сырые материалы, ввозимые в основном из Бразилии, Канады, Австралии и Швеции. Использование стального скрапа (металлического лома) для производства стали — один из самых старых методов рециркуляции.

2 Производственные циклы

2.1 Железная руда — доменная печь — конвертер

В этом производственном цикле с железными рудами, известью и коксом, а также с другими компонентами, как например, уголь, нефть, газ или обработанные пластмассы происходят первичные превращения в доменной печи в горячий металл (чугун). Дальнейшие преобразования полученного металла в сталь происходят в кислородном конвертере.

Доменная печь действует согласно противоточному принципу. Крупнозернистые материалы (кокс и шихта, т.е. железная руда + добавки) загружаются через колошник печи и движутся вниз, в то время как потоки газов продувают агрегат снизу.

2.2 Подготовка шихтовых материалов доменных печей

Важным аспектом доменного процесса является подготовка шихтовых материалов, для того, чтобы обеспечить прохождение потока газа через слой. Железные руды заряжаются в форме концентрата, агломерата и окатышей. Концентрат это добытая железная руда, которая дробиться, и измельчается до определенного размера гранул перед использованием. К тому же, в результате подготовки и процессов обогащения в железных рудных следует увеличить содержание Fe (железа). Это делается с помощью грануляции и окомкования.

Грануляция предполагает образование из рудной мелочи и концентрата с размером частиц менее 1 мм гранул с размерами около 10 — 15 мм в диаметре. Чтобы сделать это, смешиваемые компоненты увлажняют и обязательно подмешивают связующие добавки. Окатыши формируют во вращательных барабанах или с помощью вращательных дисков. Эти окатыши сушатся и делаются твердыми при температуре более чем 1000°C. Это может происходить в ротационных печах или на колосниковой решетке. Цеха по производству окатышей в основном размещаются на территории крупных металлургических заводов.

Спекание (агломерация) происходит на агломерационных фабриках, где агломашины могут достигать 4 м в ширину и более 100 м в длину. Спекание предполагает предварительное смешивание концентрата вместе с измельченным коксом и известью, укладывание возврата агломерата в качестве защитной постели на колосниковые решетки и зажигание содержимого по поверхности с помощью воспламенения газа в зажигательном горне. Поток газа или воздуха протягивается сверху вниз через слой. Горящий слой перемещается сверху вниз через слой толщиной 500 мм, и после спекания представляет собой «агломерационный пирог». Агломерационные фабрики расположены недалеко от доменных печей. Аглофабрики могут производить около 6 миллионов тонн агломерата и окатышей в год.

Самый главный носитель углерода — кокс доменной печи, который в настоящее время производится на экологически чистых коксовых заводах. Под коксованием понимается нагревание (спекание) угля в коксовых батареях (камерах), блокированных от поступления внешнего воздуха, в ходе которого такие летучие вещества, как например, коксовый газ, смола, бензол, сернистый водород и аммиак возгоняются, собираются и перерабатываются в качестве вторичного сырья.

2.3 Производство стали

Горячий металл (чугун) содержит такие элементы, как например, углерод, кремний, сера и фосфор. Эти составляющие переходят в конвертера сталеплавильных заводов.

Из чугуна получают сталь. Компоненты окисляются в конвертерах во время продувки кислородным дутьем через фурму с водным охлаждением.

Вместе с горячим металлом (чугуном) и металлическим ломом в конвертер добавляют известь и прочие реагенты (плавиковый шпат) для улучшения шлакообразования. Процесс длиться приблизительно 20 минут.

Кроме того, в настоящее время кроме чистого кислородного дутья применяют комбинированное дутья, в котором инертные активные газы или кислород дополнительно вдувается через днище конвертера.