Китайский ультра-мартен

zaitcev> Вот ссылка на СМИ:
zaitcev> Iron-making gets 3,600-fold productivity boost with ‘explosive’ method | Engineering and Technology Magazine
Что-то статья уважаемого Zhang Wenhai в журнале "Nonferrous Metals", который скорее всего "The Chinese Journal of Nonferrous Metals" никак не гуглится у меня.
Хотя картинка из искомой статьи попалась. Но она ничего не проясняет.

zaitcev> Руда мгновенно расплавляется и железо каким-то чудесным образом слипается в капельки, которые стекают по стенкам конвертора в приёмник. Шлак падает туда же, но он не расплавлен и его какой-то механизм стряхивает в сторону.
Интернеты пишут, что

Существенный недостаток индукционной плавки — холодные шлаки, которые нагреваются только от металла.

 

Но в данном случае, для первичной плавки как бы полезный эффект.

zaitcev> Мужики, кто-нибудь слышал что-нибудь про новейший китайский метод выплавки железа?
Я так понял, научились делать кричное железо индукционным методом.

pokos> Я так понял, научились делать кричное железо индукционным методом.
Что используется в качестве восстановителя?

pokos>> Я так понял, научились делать кричное железо индукционным методом.

Pu239> Что используется в качестве восстановителя?

Я так понял, что угольная пыль. Но я не химик совсем и не понимаю, возможно ли это с точки зрений всяких валентностей. Плюс в какой атмосфере это всё делается, то есть чистый азот или как. Наиба бы спросить.

pokos>>> Я так понял, научились делать кричное железо индукционным методом.
Pu239>> Что используется в качестве восстановителя?
zaitcev> Я так понял, что угольная пыль.
У тебя есть статья господина Zhang Wenhai из журнала "Nonferrous Metals"? В перепевах журналистов информации не выловить. Я не нашел пока даже точного названия статьи.
zaitcev> Но я не химик совсем и не понимаю, возможно ли это с точки зрений всяких валентностей.
С точки зрения валентностей, в самом широком смысле - точно возможно. В доменном процессе углеродом в виде кокса восстановливают. Но не напрямую, а через монооксид углерода. Так что должны быть нюансы.
По единственной картинке из статьи видно, что получается не железо, а чугун с высоким содержанием углерода - 4%. И еще больше 4% мусора, скорее всего шлака.

zaitcev>> Я так понял, что угольная пыль.

Pu239> У тебя есть статья господина Zhang Wenhai из журнала "Nonferrous Metals"? В перепевах журналистов информации не выловить. Я не нашел пока даже точного названия статьи.

Да, дело трудное.

Но вот забавный такой обзор для обывателей на английском:

У него в ссылках есть вот такое:

Z.C. Wang, S.Y. Chen, M.S. Chu, Z.G. Liu, J.W. Zhang
Tentative study on direct reduction iron production by gasification-shaft furnace
China Metall, 23 (1) (2013), pp. 20-25
Chinese

Это по-видимому статья с того времемни когда Жанг Вей-хай получил патент. И колонка вертикальная.

Из обзора следует, что по-видимому используется угарный газ. Но там много интертесных способов.

Pu239> Что используется в качестве восстановителя?
Это не оч понятно. Скорее всего, углерод, судя по составу вытекшего чугуна.

Pu239> По единственной картинке из статьи видно, что получается не железо, а чугун с высоким содержанием углерода - 4%.
Если кричная печь достаточно большая, в ней тоже получается некоторое количество чугуна, и он вытекает, т.к. легкоплавкий и текучий, по сравнению с железом. Арабы даже называли его "вода".
Однако, остаётся и изрядно чистого железа в нерасплавленной массе, это и есть крица. Что касается китайцев, то если крица у них и осталась, то её извлечь крайне трудно, т.к. шлак не расплавился и не отделился от железной пыли.

На фото установки не написано ничего интересного: "Металлургическая испытательная печь. инжиниринговый институт Цзянси технологического университета."

pokos> Однако, остаётся и изрядно чистого железа в нерасплавленной массе, это и есть крица. Что касается китайцев, то если крица у них и осталась, то её извлечь крайне трудно, т.к. шлак не расплавился и не отделился от железной пыли.
Почему? Это же вопрос просто "сколько греть"? Рано или поздно железо прогреет шлак.

Ну и ещё момент: нормально, НЯП, в домнах шлак и железо/чугун сепарирует гравитация, а там разница сил небольшая - чисто разница плотностей * "же" (то есть, десятые Н на каждый грамм). Соотвественно, и скорость сепарации, и трудность отделения мелких частиц.
А в индукционной можно давить магнитным полем по какой-то схеме, там удельные силы могут быть в десятки-сотни-тысячи раз выше запросто. Про десятки тысяч-сотни тысяч раз разницы не говорю, но для чистого металла и такое реально.

Татарин> А в индукционной можно давить магнитным полем по какой-то схеме, там удельные силы могут быть в десятки-сотни-тысячи раз выше запросто. Про десятки тысяч-сотни тысяч раз разницы не говорю, но для чистого металла и такое реально.
Это либо запредельные магнитные поля, либо совсем холодный процесс - температура Кюри для железа 770 °C.

Татарин>> А в индукционной можно давить магнитным полем по какой-то схеме, там удельные силы могут быть в десятки-сотни-тысячи раз выше запросто. Про десятки тысяч-сотни тысяч раз разницы не говорю, но для чистого металла и такое реально.
Pu239> Это либо запредельные магнитные поля, либо совсем холодный процесс - температура Кюри для железа 770 °C.
?! С фига ли? Печка-то индукционная, вихревые токи там в массе есть по определению, иначе б и не грелось толком. Вот они-то и будут толкать что-то и куда-то, как в асинхронном (реактивном) двигателе.
Возникают они в металле, в оксиде и шлаках не возникают (почти).

zaitcev> Я так понял, что угольная пыль. Но я не химик совсем и не понимаю, возможно ли это с точки зрений всяких валентностей. Плюс в какой атмосфере это всё делается, то есть чистый азот или как. Наиба бы спросить.

Призыв совершён успешно

Задумка интересная в принципе.
Статья у меня тоже не открылась, но по картинкам могу предположить как это работает.

Для восстановления руды нужен восстановитель и температура. Где-то 400 для водорода, порядка 700 для угарного газа. Углерод практически не работает, так как очень мала площадь контакта в рудой (всё твёрдое)

Что сделали китайцы.
Снизу в колонну они подают газ-восстановитель. Его нужно греть, что осуществляется индукционным нагревом летящего металлического порошка внизу колонны. Горячий газ поднимается противотоком к порошку руды и восстанавливает его, образуя новые частицы металла. В приёмник оседает восстановленный порошок + относительно холодный шлак. Далее их сепарируют магнитом. Руда индукцией не греется, так как не проводник. Газ наверху охлаждают, отделяют воду и углекислоту и закачивают обратно.

Что они вероятно сделали/планировали ещё. Если дать достаточно большую мощность нагрева, то частицы расплавятся в полёте и магнитное поле сгонит их в кучку, что может привести к слипанию в компактный металл. Металл легко науглероживается СО образуя чугун. Далее снова сепарация.

Теперь о минусах.
1 Руда нужна обогащённая. Иначе всё одно греть шлак и пустую породу, а это расход энергии.
2 Нужно много электроэнергии
3 Потенциал восстановительного газа используется не полностью и устроена его циркуляция и очистка (что добавляет гемора)
4 Установка плохо масштабируется, так как нельзя допускать кипящий слой. А это ограничивает и давление газа и поток порошка.

Отдельный плюс - это вариант так называемой "бестигельной плавки". Нет проблем футеровки и её износа, утечки тепла через неё, охлаждения.
Восстановитель в принципе любой.