De aproape 200 de ani principala materie primă pentru producerea oţelului este fonta, obţinută prin reducerea minereurilor de fier în furnal. Ca şi oţelul, fonta, este tot un aliaj al fierului cu carbonul (conţinutul de carbon putând fi cuprins între 2,04 şi 6,37%), dar pentru că prezintă un conţinut de carbon mai mare posedă proprietăţi mecanice inferioare oţelului. în prdzent, cea mai mare parte din producţia mondială de oţel se obţine prin transformarea fontei în convertizoare cu oxigen. Asigurarea necesarului de fontă se realizează cu ajutorul furnalelor moderne dintre care unele au ajuns să atingă o capacitate de producţie zilnică mai mare de 11 000 tone.
Furnalul este un cuptor de topire cu cuv ă, cu funcţionare continuă, în care minereul împreună cu cocsul şi calcarul se introduc pe la partea superioară, de unde coboară în permanenţă, sub acţiunea greutăţii proprii.

în timpul trecerii prin furnal, materialele suferă o serie de transformări fizico-chimice, dintre care cea mai importantă este eliminarea oxigenului din oxizii de fier ai minereului, proces care are loc pe baza unor reacţii specifice de reducere. în părţile superioare ale furnalului, unde temperatura nu depăşeşte 1 000°C, reducerea oxizilor de fier se face cu CO şi H2 din gazul de furnal care circulă în curent ascendent. Reacţiile care au loc în acest caz se numesc reacţii de reducere indirectă şi se prezintă astfel :
Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 C02
Fe2O3 + 3 H2 2 Fe + 3 H20

Nu toţi oxizii de fier pot fi reduşi pe această cale, Mtfel că, în zona inferioară a furnalului, unde temperaturile sunt mai mari de 1 000°C, ajung oxizi metalici nereduşi, în special oxidul feros (FeO) din miezul bucăţilor de minereu. Reducerea oxidului feros se realizează cu ajutorul carbonului din cocs, reactii specifică care are loc numindu-se reacţia de reducere directă şi se prezintă astfel :
FeO + C- CO + Fe

Marele dezavantaj al producerii fontei în furnal constă în necesitatea de a folosi cocs metalurgic, un idinbustibil deficitar şi scump, obţinut din cărbuni cu anumite proprietăţi fizico-chimice. S-a reuşit să se reducă consumul specific de cocs pentru elaborarea fontei prin injectarea în furnal a unor hidrocarburi ca păcură sau gaz metan. Cu toate acestea, consumul specific de cocs a rămas la o valoare destul de mare, astfel că în ţările care nu dispun de rezerve de cărbune cocsificabil producerea fontei în furnal este costisitoare. Din acest motiv precum şi din alte cauze, cercetătorii şi oamenii de ştiinţă s-au preocupat pentru stabilirea altor posibilităţi de a produce oţel. Una dintre aceste soluţii tehnice constă din folosirea buretelui de fier obţinut prin metoda reducerii directe. Acest material nu se aseamănă deloc cu buretele de fier pentru uzul casnic şi nu are nici o legătură cu buretele obişnuit pentru şters. Buretele de fier destinat producerii oţelului se obţine prin reducerea minereurilor de fier, la o temperatură mai mică de 1 100°C, folosind alte cuptoare sau instalaţii decat furnalul. Este format în majoritate din fierul redus existent în minereul iniţial şi prezintă o porozitate avansată din care motiv a primit denumirea de burete de fier. în funcţie de starea fizică a minereului de fier folosit, buretele de fier se poate prezenta sub formă de pulbere metalică, bulgări sau de granule sferice numite pelete.

Buretele de fier este utilizat ca materie primă în încărcătura cuptoarelor electrice cu arc pentru elaborarea oţelului, înlocuind parţial sau total fierul vechi. Buretele de fier mai poate fi introdus şi în încărcătura furnalului în scopul reducerii consumului specific de cocs şi a creşterii productivităţii.

Deoarece în cazul buretelui de fier se obţine direct fier din minereu, fără intermediul fontei, procedeele tehnologice cu ajutorul cărora se produce acest material se numesc procedee de reducere directă. Tehnica reducerii directe are la bază reducerea oxizilor de fier cu H2, CO sau cu C, folosind în acest scop gaz natural, cărbune brun sau antracit. Peste 90% din producţia de burete de fier se realizează prin reducerea minereurilor de fier cu gaze, formate din CO şi H2) obţinute din conversia gazului metan. Ca urmare, tehnica reducerii directe a minereurilor de fier se bazează mai mult pe reacţiile de reducere indirectă a oxizilor de fier şi într-o măsură mai mică pe reacţia de reducere directă.

In concluzie, buretele de fier folosit la elaborarea oţelului nu este un „burete" de fier, iar reducerea directă ca metodă de realizare a buretelui de fier, de cele mai multe ori, are la bază reacţii de reducere indirectă.

Marele avantaj al reducerii directe a minereurilor de fier constă în aceea că necesită combustibili ieftini şi uşor de procurat, cum sunt : cărbunii energetici, semicocsul, cocsul de petrol, gazul metan etc. În procesele de reducere directă nu intervine cocsul metalurgic şi deci nu mai este necesară o uzină cocsoimică. In consecinţă, cheltuielile de investiţii necesare la producerea unei tone de oţel sunt mai mici decat cheltuielile necesare în varianta clasică (furnal-convertizor cu oxigen). Datorită acestor avantaje, precum şi din alte considerente tehnico-economice, în prezent se găsesc în funcţiune numeroase instalaţii industriale de reducere directă, a căror capacitate anuală de producţie însuma, la sfîrşitul anului 1977, peste 10 milioane tone burete de fier. Avand în vedere instalaţiile pentru producerea buretelui de fier aflate în fază de construcţie, se apreciază că, în anul 1980, producţia mondială de burete de fier va depăşi 20 milioane tone.

Deosebit interes pentru reducerea directă manifestă ţările în curs de dezvoltare care nu dispun de cărbuni cocsificabili, dar care au rezerve bogate de petrol, gaze naturale sau cărbuni energetici, putand astfel să-şi dezvolte o industrie siderurgică puternică, deoarece reducerea directă le oferă largi perspective.

---

Tag-uri: metal, aliaj, fier, otel

---

Categorie: Stiinta si Tehnica  - ( Stiinta si Tehnica - Archiva)

Data Adaugarii: 08 October '10

---

Adaugati un link spre aceasta pagina pe blog-ul, site-ul sau forum-ul Dvs. :

---