Доменная печь – сложное металлургическое сооружение, предназначенное для выплавки чугуна из железной руды. Она имеет цилиндрическую форму и состоит из следующих основных частей⁚
- Шихтовый колошник – верхняя часть печи, куда загружается шихта (железная руда, кокс, флюсы).
- Шахта – средняя часть печи, где происходит процесс плавления шихты и образование чугуна.
- Распар – расширенная нижняя часть шахты, где собирается расплавленный чугун.
- Летку – отверстие в распаре, через которое выпускается чугун;
- Шлаковые летки – отверстия в шахте, через которые выпускается шлак.
- Горны – воздухонагреватели, подающие горячий воздух в печь.
Содержание
Устройство доменной печи
Доменная печь – сложное металлургическое сооружение, предназначенное для выплавки чугуна из железной руды. Она имеет цилиндрическую форму и состоит из следующих основных частей⁚
- Шихтовый колошник – верхняя часть печи, куда загружается шихта (железная руда, кокс, флюсы). Колошник оборудован загрузочным устройством, которое обеспечивает равномерную подачу шихты в печь.
- Шахта – средняя часть печи, где происходит процесс плавления шихты и образование чугуна. Шахта имеет цилиндрическую форму и футерована огнеупорным кирпичом. В стенках шахты расположены фурмы – отверстия, через которые в печь подается горячий воздух.
- Распар – расширенная нижняя часть шахты, где собирается расплавленный чугун. Распар имеет форму усеченного конуса и футерован огнеупорным кирпичом. В нижней части распара расположены летка для выпуска чугуна и шлаковые летки для выпуска шлака.
- Летка – отверстие в распаре, через которое выпускается чугун. Летка закрывается огнеупорной глиной или специальными затворами.
- Шлаковые летки – отверстия в шахте, через которые выпускается шлак. Шлаковые летки расположены выше летки для выпуска чугуна и также закрываются огнеупорной глиной или затворами.
- Горны – воздухонагреватели, подающие горячий воздух в печь. Горны расположены вокруг печи и соединены с ней воздухопроводами. В горнах воздух нагревается до температуры 1000-1200 °C и подается в печь через фурмы.
Доменная печь – непрерывно действующее сооружение. Процесс выплавки чугуна в доменной печи длится несколько суток и включает в себя следующие основные стадии⁚ загрузку шихты, плавление шихты, образование чугуна и выпуск чугуна и шлака.
Подготовка сырья для доменной плавки
Перед загрузкой в доменную печь сырье подвергается специальной подготовке.
Железная руда
Железная руда, используемая для доменной плавки, должна иметь высокое содержание железа и низкое содержание вредных примесей, таких как сера и фосфор. Руду добывают в карьерах или шахтах, после чего ее дробят и сортируют по размеру. Для улучшения плавкости руды ее часто подвергают обогащению, например, путем магнитной сепарации или флотации.
Кокс
Кокс – твердое топливо, получаемое из каменного угля путем высокотемпературного коксования без доступа воздуха. Кокс используется в доменной печи как восстановитель железа из руды и как источник тепла. Кокс должен иметь высокую механическую прочность, низкое содержание серы и фосфора и высокую реакционную способность.
Флюсы
Флюсы – вещества, добавляемые в шихту для удаления вредных примесей из руды и шлака. Наиболее распространенными флюсами являются известняк и доломит. Известняк содержит кальций, который связывает серу и фосфор, образуя шлак. Доломит содержит магний, который улучшает текучесть шлака.
Подготовка сырья для доменной плавки имеет большое значение для обеспечения стабильной и эффективной работы печи. Правильно подготовленное сырье способствует снижению расхода кокса, повышению производительности печи и улучшению качества чугуна.
Процесс доменной плавки
Процесс доменной плавки представляет собой сложный физико-химический процесс восстановления железа из руды и получения чугуна. Он протекает в доменной печи непрерывно и состоит из следующих основных стадий⁚
Подготовка шихты
Перед загрузкой в печь железную руду, кокс и флюсы смешивают в определенных пропорциях, образуя шихту. Шихту загружают в печь через колошник.
Восстановление железа
В шахте печи при температуре около 1000 °C кокс начинает гореть, выделяя углекислый газ. Углекислый газ поднимается вверх по печи и восстанавливает оксиды железа в руде до металлического железа.
Образование чугуна
Восстановленное железо стекает вниз по печи, встречаясь с поднимающимися навстречу горячими газами. В результате взаимодействия железа с углеродом образуется чугун – сплав железа с углеродом.
Образование шлака
В процессе плавки в печи образуется шлак – расплав, состоящий из оксидов различных элементов, в основном кремния, алюминия, кальция и магния. Шлак выполняет важную роль, связывая вредные примеси и защищая стенки печи от воздействия высоких температур.
Выпуск чугуна и шлака
Расплавленный чугун и шлак собираются в распаре печи. Чугун выпускают через летку, а шлак – через шлаковые летки.
Процесс доменной плавки является непрерывным и круглосуточным. Регулярная загрузка шихты, подача горячего воздуха и выпуск чугуна и шлака обеспечивают стабильную и эффективную работу печи.
