Просмотр кода страницы Мидрекс

{{универсальная карточка}}
[[Файл:DRI evolution.svg|мини|380px|Производство продукции прямого восстановления железа в мире и доля процесса Мидрекс по сравнению с другими технологиями]]
'''Ми́дрекс''' ({{lang-en|Midrex}}) — процесс производства [[Прямое восстановление железа|железа прямого восстановления]] (как правило, металлизованных [[окатыш]]ей) в установках [[Шахтная печь|шахтного типа]], а также одноимённая установка, в которой реализован такой процесс. В качестве сырья используется [[железная руда]] или железорудные окатыши, в качестве [[Восстановление|восстановителя]] — [[Конверсия (химия)|конвертированный]] [[природный газ]].

Процесс Мидрекс, наряду с HYL-III, также использующим в качестве восстановителя природный газ, получил наибольшее распространение среди технологий бескоксовой металлургии.

== История ==
Технология была разработана в 1966 году в [[Соединённые Штаты Америки|США]] компанией Мидленд Росс ({{lang-en|Midland-Ross Corporation}}). В 1969 году в [[Портленд (Орегон)|Портленде]] на заводе [[EVRAZ Portland|Oregon Steel]] была запущена в эксплуатацию первая установка Мидрекс по производству [[Прямое восстановление железа|губчатого железа]] мощностью 360 тыс. т в год{{Sfn|Князев, Гиммельфарб, Неменов|1972|c=69}}{{Sfn|Курунов, Савчук|2002|c=43}}.
В Европе первая установка была построена в 1970 году на заводе в [[Гамбург]]е<ref>{{Cite web |url=https://www.midrex.com/story/arcelormittal-hamburg-turns-50-leading-another-ironmaking-renaissance/ |title=ArcelorMittal Hamburg Turns 50 — Leading Another Ironmaking Renaissance |access-date=2023-03-28 |archive-date=2023-03-28 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230328050051/https://www.midrex.com/story/arcelormittal-hamburg-turns-50-leading-another-ironmaking-renaissance/ |deadlink=no }}</ref>.

В 1983 году в [[Союз Советских Социалистических Республик|СССР]] на [[Оскольский электрометаллургический комбинат|Оскольском электрометаллургическом комбинате]] были запущены четыре установки Мидрекс общей мощностью 1700 тыс. т [[Прямое восстановление железа|металлизованных]] [[окатыш]]ей в год{{Sfn|Юсфин, Пашков|2007|c=212}}.

Методы интенсификации процесса Мидрекс с соответствующим улучшением технико-экономических показателей в разные периоды времени заключались в нагревании восстановительных газов и вдувании кислорода в печь (1990-е годы), а также в генерации восстановительного газа путём частичного окисления [[Природный газ|природного газа]] кислородом в горелке, которая устанавливается сразу после реформера (2000-е годы){{Sfn|Курунов, Савчук|2002|c=44}}.

Процесс Мидрекс, наряду с HYL-III, также использующим в качестве [[Восстановление|восстановителя]] природный газ, получил наибольшее распространение среди технологий прямого восстановления железа, получивших общее название «бескоксовой металлургии»{{Sfn|Роменец и др.|2013|c=38}}{{Sfn|Лякишев|2000|c=305—306}}. В условиях относительной дешевизны природного газа производство металлизованных окатышей на установках Мидрекс характеризуется лучшими экономическими показателями по сравнению с другими способами{{Sfn|Роменец и др.|2013|c=39}}.

По состоянию на 2021 год, технология принадлежит американской Midrex Technologies Inc., находящейся под управлением [[Kobe Steel]]{{Sfn|Reuters|2021}}{{Sfn|Kobe Steel}}.

== Технология и оборудование ==
Восстановление оксидов железа окатышей или кусковой руды происходит в шахтной печи, где организован противоток опускающегося под собственным весом железосодержащего материала и горячего восстановительного газа. Температура в пространстве печи поддерживается на уровне ниже точки размягчения [[Шихта|шихтовых материалов]]. В качестве восстановительноrо rаза выступает водород и монооксид уrлерода, образующиеся в результате конверсии природного газа в отдельном реакторе (реформере){{Sfn|Тулин и др.|1987|c=230—231}}{{Sfn|Лякишев|2000|c=323—324}}.

Конверсия природного газа осуществляется в реакционных трубах, заполненных [[катализатор]]ом. Нагрев межтрубного пространства происходит за счёт сжигания смеси колошникового газа, получаемого в процессе металлизации, и природного газа в горелках, расположенных в днище реактора. Колошниковый газ перед подачей в конвертер подвергается пыле- и влагоочистке. Часть конвертированного газа используется при производстве инертного газа{{Sfn|Юсфин, Пашков|2007|c=239—240}}{{Sfn|Князев, Гиммельфарб, Неменов|1972|c=70}}{{Sfn|Лякишев|2000|c=323—324}}.

В состав каждой установки металлизации входят: [[шахтная печь]], реформер природного газа, система производства инертного газа, система аспирации и вспомогательные системы. Шахтная печь состоит из загрузочного бункера, вехнего затвора с загрузочным распределителем шихты, нижнего затвора и маятникового питателя для выгрузки металлизованного продукта. По высоте печь делится на зону восстановления (от уровня засыпи до уровня [[Фурма|фурм]]), промежуточную зону и зону охлаждения{{Sfn|Юсфин, Гиммельфарб, Пашков|1994|c=180—182}}{{Sfn|Юсфин, Пашков|2007|c=212—213}}{{Sfn|Лякишев|2000|c=323—324}}.

В пространстве печи развиваются следующие химические реакции{{Sfn|Тулин и др.|1987|c=231}}{{Sfn|Юсфин, Пашков|2007|c=218—219}}:

* Восстановление железа:
<chem>Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O ^</chem>

<chem>Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2 ^</chem>

* Образование карбидов железа:
<chem>3Fe + 2CO -> Fe3C + 3CO2 ^</chem>

* Конверсия природного газа:
<chem>CH4 + H2O ->[t] CO + 3H2</chem>

<chem>CH4 + CO2 ->[t] 2CO + 2H2</chem>

Металлизованные окатыши охлаждаются до 40—50 °С в нижней части печи и выгружаются питателями, после чего подвергаются [[Грохочение|грохочению]] для отсева мелочи. Охлаждение осуществляется газом, состоящим из смеси восстановительного и дымовых газов. В дальнейшем металлизованный продукт используется для производства [[Сталь|стали]], как правило в [[Дуговая сталеплавильная печь|электродуговых печах]]{{Sfn|Юсфин, Пашков|2007|c=215—216}}. Известны вариации процесса Мидрекс, в которых реализована загрузка горячих металлизованных окатышей в электропечь, минуя стадию охлаждения. В этом случае достигается сквозная экономия энергоресурсов на производство стали{{Sfn|Курунов, Савчук|2002|c=48—49}}.

Тепло отходящих газов утилизируется с помощью [[Рекуперативный теплообменник|рекуператоров]] для нагрева природного газа и воздуха, подаваемого на горение топлива в реформере{{Sfn|Юсфин, Пашков|2007|c=244—245}}.

Основным направлением интенсификации процесса является повышение температуры восстановления без размягчения рудной части и повышение давления восстановительного газа. Для возможности повышения температуры восстановления применяют [[офлюсование]] окатышей и добавку кусковой руды в шихту{{Sfn|Юсфин, Пашков|2007|c=227—228}}.

По данным 2007 года, диаметр промышленных установок Мидрекс достигал 5,5 м, годовая производительность таких печей составляла около 800 тыс. т металлизованных окатышей{{Sfn|Юсфин, Пашков|2007|c=228}}.

=== Распространение технологии ===
По состоянию на январь 2023 заводы, использующие Midrex расположены в следующих странах: Канада, США, Мексика, Венесуэла, Аргентина, Швеция, Германия, Россия, Алжир, Ливия, Египет, Нигерия, ЮАР, ОАЭ, Катар, Бахрейн, Саудовская Аравия, Пакистан, Индия, Индонезия, Малайзия<ref>{{Cite web |url=https://www.midrex.com/about-midrex/midrex-plants-map/ |title=MIDREX Plants |access-date=2023-03-28 |archive-date=2023-03-28 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230328050941/https://www.midrex.com/about-midrex/midrex-plants-map/ |deadlink=no }}</ref>.

== Примечания ==
{{примечания|30em}}

== Источники ==
'''Научно-популярные издания'''
* {{Книга|автор={{s|Курунов {{comment|И. Ф.|Иван Филиппович}}}}, {{s|Савчук {{comment|Н. А|Николай Адамович}}}} |заглавие=Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа |место=М. |издательство=Черметинформация |год=2002 |страниц=198 |isbn=5-85450-61-2 |тираж=500 |ref=Курунов, Савчук}}
* {{Книга|автор={{s|Князев {{comment|В. Ф.|Владимир Фёдорович}}}}, {{s|Гиммельфарб {{comment|А. И.|Александр Исаакович}}}}, {{s|Неменов {{comment|А. М|Александр Михайлович}}}} |заглавие=Бескоксовая металлургия железа |место=М. |издательство=[[Металлургия (издательство)|Металлургия]] |год=1972 |страниц=272 |тираж=1700 |ref=Князев, Гиммельфарб, Неменов}}
* {{статья |автор= {{s|Роменец В. А.}}, {{s|Галкин В. И.}}, {{s|Фёдорова А. А.}}, {{s|Валавин В. С.}}, {{s|Похвиснев Ю. В.}}, {{s|Макеев С. А.}} |заглавие=Сравнительная технико-экономическая оценка бескоксовых технологий производства первичного железа для мини-заводов |ссылка=https://ecoprom.misis.ru/jour/article/viewFile/131/124 |издание=Экономика в промышленности |тип=журнал |место=М. |издательство=[[МИСиС]] |год=2013 |месяц=Июль—Сентябрь |номер=3 |страницы=38—44 |issn=2072-1633 |язык=ru |ref=Роменец и др.}}
* {{Книга|автор={{s|[[Тулин, Николай Алексеевич|Тулин Н. А.]]}} и др. |заглавие=Развитие бескоксовой металлургии |ответственный=под ред. {{s|Н. А. Тулина}}, {{s|К. Майера}} |место=М. |издательство=[[Металлургия (издательство)|Металлургия]] |год=1987 |страниц=328 |тираж=2960 |ref=Тулин и др.}}
* {{Книга|автор={{s|[[Юсфин, Юлиан Семёнович|Юсфин Ю. С.]]}}, {{s|Гиммельфарб {{comment|А. А.|Абрам Анатольевич}}}}, {{s|Пашков {{comment|Н. Ф|Николай Фомич}}}} |заглавие=Новые процессы производства металла |ответственный=рецензенты: {{s|В. И. Логинов}}, {{s|С. Е. Лазуткин}} |место=М. |издательство=Металлургия |год=1994 |страниц=320 |isbn=5-229-02229-X |тираж=2000 |ref=Юсфин, Гиммельфарб, Пашков}}
* {{Публикация|книга|автор={{s|[[Юсфин, Юлиан Семёнович|Юсфин Ю. С.]]}}, {{s|Пашков {{comment|Н. Ф|Николай Фомич}}}} |заглавие=Металлургия железа |подзаголовок=учебник для вузов |ответственный=рецензент {{s|[[Еланский, Геннадий Николаевич|Г. Н. Еланский]]}} |место=М. |издательство=ИКЦ «Академкнига» |год=2007 |страниц=464 |isbn=978-5-94628-246-8 |тираж=2000 |ref=Юсфин, Пашков}}
* {{Э-МЕТ|1}}
'''Онлайн источники'''
* {{cite web |author=Yuka Obayashi |url=https://www.reuters.com/article/us-japan-kobe-steel-carbon-idUSKBN2AG0NM |title=Kobe Steel's new technology brings 20% cut in blast furnace emissions of CO2 |lang=en |website=reuters.com |publisher=[[Reuters]] |date=2021-02-16 |access-date=2021-11-17 |ref=Reuters}}
* {{cite web |author= |url=https://www.kobelco.co.jp/english/products/ironunit/dri/index.html |title=MIDREX Process |lang=en |website=kobelco.co.jp |publisher=[[Kobe Steel]] |date= |access-date=2021-11-17 |ref=Kobe Steel}}

[[Категория:Металлургические процессы и операции]]
[[Категория:Металлургические печи]]