Содержание
Основной процесс, протекающий в доменной печи
Доменная печь – это сердце металлургического производства, где происходит сложный и непрерывный процесс получения чугуна из железной руды. Внутри печи осуществляется ряд химических реакций, которые позволяют извлечь железо из руды и превратить его в жидкий чугун.
1. Подготовка шихтовых материалов
Перед тем, как шихтовые материалы попадут в доменную печь, их необходимо тщательно подготовить. Это включает в себя несколько этапов⁚
- Дробление и измельчение руды. Железная руда в исходном виде обычно имеет крупные куски, которые необходимо измельчить до определенного размера. Это делается для увеличения площади поверхности руды, что облегчает последующие процессы.
- Обогащение руды. В руде часто содержатся примеси, которые не нужны для получения чугуна, например, пустая порода. Чтобы повысить содержание железа в шихте, руду обогащают. Это может быть сделано различными методами, например, магнитной сепарацией или флотацией.
- Подготовка кокса. Кокс – это твердое топливо, которое используется в доменной печи для создания высоких температур и восстановления железа из руды. Кокс получают из каменного угля путем коксования, процесса, который удаляет летучие вещества из угля и превращает его в твердый, пористый материал.
- Подготовка флюсов. Флюсы – это вещества, которые добавляют в шихту для регулирования состава шлака. Шлак – это расплавленный отход, который образуется в доменной печи. Флюсы помогают снизить температуру плавления шлака и сделать его более текучим, что облегчает его удаление из печи.
Правильная подготовка шихтовых материалов имеет решающее значение для успешного процесса выплавки чугуна. Она обеспечивает оптимальный состав шихты, что позволяет получить чугун с требуемыми свойствами.
2. Загрузка шихты в печь
После подготовки шихтовых материалов наступает этап загрузки в доменную печь. Этот процесс осуществляется непрерывно, чтобы обеспечить бесперебойную работу печи. Загрузка происходит сверху, через загрузочный колошник, который представляет собой специальное устройство, обеспечивающее равномерное распределение шихты по всему сечению печи.
В загрузочный колошник подается смесь из железной руды, кокса и флюсов. Соотношение этих материалов тщательно рассчитывается, чтобы обеспечить оптимальные условия для процесса восстановления железа. Кокс располагается в нижней части шихты, образуя слой, который обеспечивает горение и выделение тепла. Железная руда располагается выше, а флюсы – в верхней части шихты.
Загрузка шихты производится поэтапно. Сначала в печь загружается кокс, затем железная руда и флюсы. Такая последовательность позволяет создать оптимальные условия для протекания химических реакций в печи.
3. Процесс плавления и восстановления
По мере продвижения шихты вниз по печи, она попадает в зону высоких температур, где происходит процесс плавления и восстановления железа. В этой зоне, где температура достигает 1500-1600 °C, кокс сгорает, выделяя тепло и образуя газы, которые поднимаются вверх по печи.
В процессе горения кокса образуется монооксид углерода (CO), который является восстановителем. CO вступает в реакцию с железной рудой, восстанавливая железо из оксидов. Процесс восстановления железа происходит в несколько этапов, начиная с образования оксидов низшей степени окисления и заканчивая получением металлического железа.
Одновременно с восстановлением железа происходит плавление флюсов, которые образуют жидкий шлак. Шлак, будучи менее плотным, чем жидкое железо, всплывает на поверхность ванны печи. Он играет важную роль в процессе, защищая железо от окисления и удаляя из него примеси.