основные процессы протекающие в доменной печи

Основные процессы, протекающие в доменной печи

Доменная печь – это гигантский вертикальный реактор, в котором происходит сложный комплекс физических и химических процессов, приводящих к получению чугуна из железной руды. В доменной печи происходит одновременное горение топлива, восстановление железа из руды, плавление и разделение полученного чугуна и шлака.

Подготовка материалов

Перед загрузкой в доменную печь материалы проходят тщательную подготовку, которая имеет решающее значение для эффективности всего процесса.

Железная руда, являющаяся основным сырьем, подвергается дроблению и обогащению. Дробление позволяет уменьшить размер кусков руды до оптимальных размеров, обеспечивая более равномерную загрузку и эффективное взаимодействие с восстановительными газами. Обогащение же направлено на повышение содержания железа в руде, удаление пустой породы и вредных примесей, которые могут негативно влиять на качество чугуна.

Кокс, используемый в качестве топлива и восстановителя, также проходит предварительную обработку. Его задача – обеспечить высокую температуру в печи, необходимую для плавления руды и восстановления железа. Для этого кокс должен обладать высокой прочностью, чтобы не разрушаться под воздействием высокой температуры и давления, а также иметь низкое содержание серы, которая может перейти в чугун и ухудшить его качество.

Флюсы, такие как известняк или доломит, добавляются в шихту для удаления из руды кремнезема и других примесей, образуя легкоплавкий шлак. Правильно подобранный флюс обеспечивает оптимальную вязкость шлака, что позволяет ему легко отделяться от чугуна и выводиться из печи.

Качество и подготовка материалов – это ключевые факторы, влияющие на эффективность работы доменной печи, качество получаемого чугуна и экономичность всего процесса.

Загрузка материалов в печь

Загрузка материалов в доменную печь – это сложный и непрерывный процесс, требующий точного соблюдения технологии и координации действий.

Материалы загружаются в печь сверху через загрузочный колошник. В современных доменных печах загрузка осуществляется с помощью специальных механизмов, которые обеспечивают равномерное распределение шихты по всему сечению печи.

Процесс загрузки шихты в доменную печь организован таким образом, чтобы обеспечить оптимальное распределение материалов по высоте печи. Это достигается за счет чередования слоев кокса, руды и флюса. Такое чередование позволяет создать оптимальные условия для протекания химических процессов, а также обеспечить необходимую проницаемость газового потока.

Важно отметить, что загрузка материалов должна быть непрерывной, чтобы обеспечить стабильную работу печи и предотвратить образование заторов. Это достигается за счет использования специальных загрузочных устройств, которые работают по принципу автоматического дозирования и подачи материалов.

Качество загрузки материалов, ее равномерность и непрерывность – это ключевые факторы, влияющие на эффективность работы доменной печи и качество получаемого чугуна.

Процессы горения и восстановления

В доменной печи одновременно протекают процессы горения кокса и восстановления железа из руды. Эти процессы тесно взаимосвязаны и обеспечивают получение чугуна.

Горячий воздух, подаваемый в печь через фурмы, вступает в реакцию с коксом, вызывая его горение. В результате горения образуется угарный газ (СО), который является основным восстановителем железа из руды.

Восстановление железа из руды происходит в несколько этапов. Сначала оксиды железа, содержащиеся в руде, восстанавливаются до закиси железа (FeO). Затем закись железа восстанавливается до металлического железа (Fe).

Процессы горения и восстановления протекают в разных зонах доменной печи. Горение кокса происходит в нижней части печи, где температура достигает 1500-1600 °C. Восстановление железа происходит в верхней части печи, где температура ниже.

Эффективность процессов горения и восстановления зависит от многих факторов, таких как качество кокса, состав руды, температура в печи, скорость подачи воздуха. Оптимизация этих факторов позволяет получить чугун высокого качества с минимальным расходом материалов и энергии.

Спуск чугуна и шлака

После завершения всех процессов в доменной печи, в нижней части печи скапливаются расплавленный чугун и шлак. Чугун – это сплав железа с углеродом и другими элементами, а шлак – это расплавленный силикат, образующийся в результате взаимодействия пустой породы руды с флюсами.

Чугун и шлак имеют разную плотность⁚ чугун тяжелее шлака. Поэтому они расслаиваются в печи. Шлак плавает поверх чугуна.

Спуск чугуна и шлака из доменной печи осуществляется через отдельные отверстия – чугунные и шлаковые желоба. Чугун спускают в чугунные ковши, а шлак – в шлаковые ковши.

Спуск чугуна и шлака происходит периодически. Частота спуска зависит от производительности доменной печи.

Чугун используется для производства стали, чугунного литья и других металлоизделий. Шлак используется в строительстве, в производстве цемента и других материалов.