“闪速冶金”其实有好几个国家已经展开了研究,而已经进行了工业应用的只有日本,他们已经对炼铜工艺进行了“闪速化”,炼铜流程大大缩短,耗费的煤极大的减少。不过目前他们还没有大力推广,因为“闪速炼铜”用到的设备非常精密,又因为要在高温下工作,所以设备制造成本极大,维修保养需要的费用也不低。
所以虽然日本已经有“闪速炼铜”的工业化生产设备,但是在成本上还是比传统的火法炼铜或者湿法炼铜高很多。
王建昆和智子重点参考了日本的“闪速炼铜”工艺,设计了一种“闪速炼铁”设备,那是一个相对传统炼铁高炉来说非常精密的还原塔。
它总体高18米,塔身具有沿上下方向贯通的反应腔,是进行反应的主要场所。
塔顶安装在塔身的上端且封盖反应腔的上端,塔顶的内周壁设有第一换热件,第一换热件沿塔顶的周向延伸且具有第一进口和第一出口。
第一换热件可以起到换热作用,有助于控制反应温度。
连接部安装在塔身的下端且与反应腔连通,用于连接塔身和其他设备;
吊挂用于悬挂塔身,包括纵向支梁和横向支梁,纵向支梁的下端与塔顶相连,横向支梁的中部与纵向支梁的上端相连。
这种闪速炼铁的基本原理就是“爆炸性化学反应”,将干燥的铁矿砂研磨成粉末,通过涡流喷枪喷到闪速炉还原塔内,在高温高还原的环境中,铁矿砂瞬间发生爆炸性化学反应,只需3-6秒就能完成从矿石到铁的转变。
这种炼铁方式相较于传统的高炉炼铁,大大加快了炼铁速度,减少了煤炭的消耗,因为其内部的还原气体主要是氢气和一氧化碳,前者可以用电解水制氢获得,后者可以用一些质量稍差的煤炭制作。
传统的高炉炼铁需要高品质煤炭,还要将煤炭进行焦化,这个过程浪费了很多煤炭的热能,也损失了很多的碳,而制造一氧化碳就可以让煤炭在缺氧环境下进行气化就行,产生的污染很少,碳元素的利用率极高,损失的热能极少。
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这座反应炉除了炉腔能让铁矿粉进行“爆炸性化学反应”外,智子还利用目前只有王建昆能制造的常温超导体制造了收集铁水的磁约束装置。
铁矿粉进行了“爆炸性化学反应”时,铁矿粉里的铁立刻融化蒸发,气相体积大大高于固相,形成爆炸,气相纯铁(可以看作铁蒸汽)在空间冷凝成液滴,其会在重力的作用下下降,到了磁约束装置时会被汇聚起来形成铁水球然后导入到冷却区。
冷却后的铁含碳量极少,如果这边的矿石的钴和镍含量极少的话,那么这种铁可以算得上是纯铁了。因为磁约束装置只对铁钴镍三种元素起作用。
这种冷却后的纯铁就可以用来进行炼钢了。
如果需要的是普通的碳钢,那么可以在精炼炉里加入碳粉就可以了,需要多少含量的碳都可以很方便的调制出来。
如果是需要合金钢,那么往精炼炉里加入各种其他金属或者非金属元素,也能很方便的制造出来。
因为精炼路炼钢是用电的,不会用到煤炭,所以闪速炼铁结合电炉精炼,全解阵几乎可以摆脱对煤炭的依赖,大力发展钢铁工业了。
(本章完)