процесс плавки чугуна в доменной печи

Плавку чугуна в доменной печи можно представить как сложный химический и физический процесс, в котором железная руда, кокс и флюсы взаимодействуют при высоких температурах, образуя жидкий чугун.

Подготовка шихты

Подготовка шихты – это первый и очень важный этап в процессе плавки чугуна. Шихта – это смесь материалов, которые загружаются в доменную печь для получения чугуна. Она состоит из железной руды, кокса и флюсов.

• Железная руда – это основной компонент шихты, из которого получают железо. Она содержит оксиды железа, а также примеси, такие как кремнезем, глинозем, известняк и др. Железная руда перед загрузкой в печь должна быть предварительно измельчена и обогащена, чтобы повысить содержание железа и снизить содержание примесей.
• Кокс – это твердый пористый материал, получаемый из каменного угля. Он служит топливом для доменной печи, обеспечивает высокую температуру процесса плавки и является восстановителем, который отбирает кислород от оксидов железа.
• Флюсы – это вещества, которые добавляются в шихту для регулирования состава шлака. Шлак – это расплавленная масса, которая образуется в процессе плавки и содержит примеси из руды, кокса и флюсов. Флюсы помогают снизить температуру плавления примесей и сделать шлак более текучим, что облегчает его удаление из доменной печи.

Правильное соотношение компонентов в шихте – это ключевой фактор, влияющий на качество получаемого чугуна. Поэтому подготовка шихты требует точного соблюдения рецептуры и тщательного контроля качества каждого компонента.

Загрузка шихты в доменную печь

После тщательной подготовки шихта отправляется в доменную печь. Загрузка шихты в доменную печь – это сложный процесс, требующий точности и координации. В современных доменных печах загрузка шихты осуществляется с помощью специальных механизмов – скиповых подъемников.

Скиповые подъемники представляют собой большие металлические контейнеры, которые поднимаются по рельсам, расположенным снаружи доменной печи. Подъемник загружается шихтой, затем поднимается наверх и выгружает ее в горн печи.

Загрузка шихты в доменную печь должна быть равномерной, чтобы обеспечить стабильную работу печи и предотвратить образование «пробок» из шихты. Для этого используются специальные устройства, которые контролируют скорость загрузки и равномерность распределения шихты по всему объему печи.

Кроме того, при загрузке шихты важно учитывать ее состав и свойства. Например, кокс должен быть загружен так, чтобы он находился в нижней части печи, где он будет служить топливом и восстановителем. Железная руда должна быть загружена выше, чтобы она успела нагреться и восстановиться до состояния железа.

Правильная загрузка шихты – это важный фактор, влияющий на эффективность процесса плавки и качество получаемого чугуна.

Процессы в доменной печи

Внутри доменной печи происходят сложные физико-химические процессы, которые можно разделить на несколько этапов. Начнем с того, что в нижней части печи, в так называемой «горне», кокс горит, выделяя тепло и образуя восстановительный газ, состоящий в основном из оксида углерода (CO).

Этот газ поднимается вверх по печи, проходя через слои шихты. По пути он взаимодействует с железной рудой, восстанавливая ее до железа. Процесс восстановления железа происходит в несколько стадий, начиная с образования оксидов железа (FeO, Fe₂O₃) и заканчивая получением чистого железа (Fe).

Одновременно с восстановлением железа происходит плавление флюсов, которые связывают пустую породу, образуя шлак. Шлак, будучи легче железа, всплывает на поверхность расплава и удаляется из печи.

В верхней части печи, в так называемой «шахте», происходит нагрев шихты и ее подготовка к дальнейшим процессам. Здесь шихта подвергается воздействию восстановительного газа и нагревается до температуры, достаточной для начала процесса восстановления железа.

В целом, процессы в доменной печи можно представить как непрерывный цикл, в котором происходит нагрев, восстановление, плавление и удаление продуктов реакции;