основной процесс происходящий в доменной печи

Основные этапы процесса в доменной печи

Доменная печь ⸺ это сложное металлургическое сооружение, в котором происходит основной процесс получения чугуна из железной руды. Процесс в доменной печи состоит из нескольких основных этапов⁚

• Подготовка сырья ⸺ руда, кокс и флюсы подготавливаются к загрузке в печь.
• Загрузка материалов в печь ⏤ подготовленные материалы загружаются в доменную печь через верхнюю часть.
• Процесс плавки и восстановления ⏤ в нижней части печи происходит плавка руды и восстановление железа из оксидов.
• Очистка и переработка ⏤ чугун и шлак подвергаются дальнейшей очистке и переработке для получения готовой продукции.

Подготовка сырья

Перед загрузкой в доменную печь сырье проходит тщательную подготовку. Основными видами сырья являются⁚

• Железная руда ⸺ содержит оксиды железа, которые необходимо восстановить до металлического железа.
• Кокс ⏤ твердое топливо, получаемое из каменного угля, используется для обеспечения тепла и восстановительной среды в печи.
• Флюсы ⸺ вещества, добавляемые для связывания примесей из руды и образования шлака.

Подготовка железной руды

Железная руда обычно добывается в виде крупных кусков или глыб. Для облегчения загрузки и плавки руда измельчается и обогащается. Измельчение производится с помощью дробилок и мельниц, а обогащение ⸺ с помощью магнитной или флотационной сепарации для удаления пустой породы и повышения содержания железа.

Подготовка кокса

Кокс получают путем высокотемпературного обжига каменного угля в специальных печах. Кокс должен обладать высокой прочностью, низкой зольностью и высокой реакционной способностью.

Подготовка флюсов

В качестве флюсов обычно используются известняк, доломит и плавиковый шпат. Флюсы измельчаются и смешиваются с рудой и коксом перед загрузкой в печь.

Тщательная подготовка сырья имеет большое значение для обеспечения эффективной работы доменной печи и получения высококачественного чугуна.

Загрузка материалов в печь

После подготовки сырье загружается в доменную печь через верхнюю часть, называемую колошником. Загрузка материалов осуществляется с помощью специальных загрузочных устройств, которые равномерно распределяют сырье по площади колошника.

Загрузка материалов в печь производится слоями в определенной последовательности. Сначала загружается слой кокса, затем слой руды и флюсов. Такая последовательность обеспечивает оптимальный контакт между материалами и способствует эффективному протеканию процессов плавки и восстановления.

Количество загружаемых материалов определяется составом шихты, который рассчитывается исходя из требуемого состава чугуна и шлака. Контроль за загрузкой материалов осуществляется с помощью автоматизированных систем управления, которые обеспечивают поддержание заданных параметров процесса.

Равномерная загрузка материалов и поддержание оптимального состава шихты имеют большое значение для обеспечения стабильной работы доменной печи и получения чугуна высокого качества.

Процесс загрузки материалов в доменную печь является непрерывным и осуществляется круглосуточно. Для обеспечения бесперебойной работы печи необходимо наличие достаточных запасов подготовленного сырья и эффективной системы его подачи к колошнику.

Процесс плавки и восстановления

В нижней части доменной печи происходит процесс плавки и восстановления железа из оксидов. При высокой температуре, создаваемой за счет горения кокса, руда плавится, а железо восстанавливается из оксидов углеродом, содержащимся в коксе.

Процесс восстановления железа происходит в несколько стадий. Сначала происходит косвенное восстановление, когда оксиды железа взаимодействуют с оксидом углерода (CO), образуя углекислый газ (CO₂) и металлическое железо⁚

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

Затем происходит прямое восстановление, когда оксиды железа взаимодействуют с твердым углеродом, образуя металлическое железо и углекислый газ⁚

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO

Восстановленное железо стекает вниз печи, где собирается в нижней части в виде расплавленного чугуна. Одновременно с восстановлением железа происходит образование шлака, который представляет собой смесь оксидов, образующихся в результате взаимодействия пустой породы руды с флюсами.

Шлак выполняет важную роль в процессе плавки, так как он защищает расплавленный чугун от окисления и способствует удалению вредных примесей из металла.

Температура в нижней части печи может достигать 1500-1600 °C, что обеспечивает интенсивное протекание процессов плавки и восстановления. Контроль за температурой и составом шлака имеет большое значение для обеспечения стабильной работы печи и получения чугуна высокого качества.

Расплавленный чугун и шлак периодически выпускаются из доменной печи через специальные отверстия, называемые чугунной и шлаковой летками. Выпуск чугуна и шлака осуществляется в строго определенной последовательности, чтобы избежать смешивания металла и шлака.

Перед выпуском чугуна в летку вставляется специальная пробка, которая удерживает расплавленный металл в печи. Затем пробка выбивается, и чугун под действием собственного веса вытекает из печи в желоб, по которому он направляется в чугуновозные ковши.

После выпуска чугуна в летку вставляется шлаковая пробка, которая отделяет шлак от металла. Затем шлаковая пробка выбивается, и шлак вытекает из печи в отдельный желоб, по которому он направляется в шлаковые ковши.

Процесс выпуска чугуна и шлака должен осуществляться быстро и точно, чтобы избежать потерь металла и шлака, а также обеспечить безопасность работы печи.

Выпущенный чугун содержит около 4-5% углерода, а также другие примеси, такие как кремний, марганец, фосфор и сера. Шлак представляет собой смесь оксидов кальция, кремния, алюминия и магния, которые образуются в результате взаимодействия пустой породы руды с флюсами.

Чугун и шлак после выпуска из печи подвергаются дальнейшей очистке и переработке для получения готовой продукции. Чугун используется для производства стали, а шлак может использоваться в качестве строительного материала или для производства цемента.