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          利用核能冶炼钢铁

          发布时间: 2014-07-02 17:01:07   作者:无   来源:

           

          第一部分:概述
          第二部分:技术原理
          概述
          钢、铁冶金工艺的总称。工业生产的铁根据含碳量分为生铁(含碳量2%以上)和钢(含碳量低于2%)。基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁,再以生铁为原料,用不同方法炼成钢,再铸成钢锭或连铸坯。
          铁冶炼现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁,个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原,熔化炼成生铁,此法操作简便,能耗低,成本低廉,可大量生产。生铁除部分用于铸件外,大部分用作炼钢原料。由于适应高炉冶炼的优质焦炭煤日益短缺,相继出现了不用焦炭而用其他能源的非高炉炼铁法。直接还原炼铁法,是将矿石在固态下用气体或固体还原剂还原,在低于矿石熔化温度下,炼成含有少量杂质元素的固体或半熔融状态的海绵铁、金属化球团或粒铁,作为炼钢原料(也可作高炉炼铁或铸造的原料)。电炉炼铁法,多采用无炉身的还原电炉,可用强度较差的焦炭(或煤、木炭)作还原剂。电炉炼铁的电加热代替部分焦炭,并可用低级焦炭,但耗电量大,只能在电力充足、电价低廉的条件下使用。
          钢冶炼炼钢主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料,用不同的方法炼成钢。主要的炼钢方法有转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法3类(见钢,转炉,平炉,电弧炉)。以上3种炼钢工艺可满足一般用户对钢质量的要求。为了满足更高质量、更多品种的高级钢,便出现了多种钢水炉外处理(又称炉外精炼)的方法。如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等,对转炉、平炉、电弧炉炼出的钢水进行附加处理之后,都可以生产高级的钢种。对某些特殊用途,要求特高质量的钢,用炉外处理仍达不到要求,则要用特殊炼钢法炼制。如电渣重熔,是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼的钢,铸造或锻压成为电极,通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺;真空冶金,即在低于1个大气压直至超高真空条件下进行的冶金过程,包括金属及合金的冶炼、提纯、精炼、成型和处理。
           
          技术原理
          下图为利用高温气冷反应堆冶炼钢铁的原理。它由高温还原气体的制备,直接还原海锦铁的冶炼和利用核发电电能炼钢三部分组成。
           
          a) 高温还原气体的制备
          将调整循环的氦气通过高温气冷反应堆加热到10001200,然后经中间热交换器将二次回路中无放射性的氦气加热到950左右,在还原气体装置内将碳氢化物(天然气、重油等)分解成高温的氢和一氧化碳,再经过加热器加热到850,然后被输送到冶炼炉去进行还原反应。
          2)直接还原法冶炼海绵铁
          在还原炼铁炉中,铁矿石制成粉状从炉的上部分层加入,构成多段流动层。850的还原气体(H2CO)从炉的底部送入,通过分层加热还原,将铁矿粉直接还原成海绵状生铁。还原气体的热源依靠高温气冷堆不断供给,这样反应产生的热能就不断使重油等分解加热,送入还原炉产生反应,将铁矿石冶炼成生铁。
          3)利用反应堆发出的电能进一步将海锦铁炼成钢
          温度高900950的二次氦气通过重油分解装置和加热装置后仍具有很高温度。在蒸汽发生器内氦气的热量转化为蒸汽的热能,送汽轮发电机组发电。从核反应堆得到的电力,一部分用于将海绵铁冶炼成粗钢,另一部分供厂内外用电。