получение чугуна доменный процесс

Получение чугуна доменным процессом

Доменный процесс ─ это один из основных способов получения чугуна из железной руды. Он представляет собой непрерывный технологический процесс, который протекает в специальной печи ― доменной печи.

Получение чугуна доменным процессом ― это один из ключевых этапов металлургического производства, который лежит в основе изготовления широкого спектра металлических изделий. Доменный процесс ─ это сложный технологический процесс, который включает в себя ряд последовательных стадий, протекающих при высоких температурах и давлении. В основе этого процесса лежит восстановление железа из железной руды с помощью углерода, содержащегося в коксе.

Доменный процесс является одним из самых старых способов получения железа. Он был известен еще в древности и с тех пор постоянно совершенствуется. В современном мире доменный процесс остается основным способом производства чугуна, который является важнейшим сырьем для производства стали.

В этой статье мы рассмотрим основные этапы доменного процесса, а также подробно остановимся на сырье, материалах и химических процессах, протекающих в доменной печи. Мы также поговорим о получении чугуна и побочных продуктах, которые образуются в результате доменного процесса.

Основные этапы доменного процесса

Доменный процесс ─ это сложная технологическая цепочка, включающая в себя несколько основных этапов, которые протекают в специальной печи ─ доменной печи. В основе этого процесса лежит восстановление железа из железной руды с помощью углерода, содержащегося в коксе. Основные этапы доменного процесса можно представить следующим образом⁚

1. Подготовка шихты. На этом этапе происходит смешивание железной руды, кокса, флюсов (известняка, доломита) и других добавок в строго определенных пропорциях.
2. Загрузка шихты в доменную печь. Подготовленная шихта загружается в верхнюю часть доменной печи через колошник.
3. Прогрев шихты. По мере продвижения шихты вниз по печи, она нагревается горячими газами, которые поднимаются вверх.
4. Восстановление железа. В зоне восстановления, где температура достигает 1000-1200°C, происходит химическая реакция между железной рудой и углеродом кокса. В результате образуется металлическое железо.
5. Плавка чугуна. В нижней части печи, где температура достигает 1500-1600°C, железо расплавляется и образует чугун.
6. Отвод чугуна и шлака. Расплавленный чугун и шлак собираются внизу печи и периодически отводятся через специальные отверстия ― летки.

Эти этапы тесно взаимосвязаны и протекают непрерывно, обеспечивая производство чугуна.

Сырье и материалы

Доменный процесс требует использования различных видов сырья и материалов, каждый из которых играет свою важную роль в получении чугуна. Основными компонентами шихты, загружаемой в доменную печь, являются⁚

• Железная руда. Является основным источником железа. В зависимости от месторождения, руда может содержать различные примеси, такие как кремний, фосфор, сера, марганец.
• Кокс. Представляет собой твердый пористый материал, полученный из каменного угля. Кокс служит топливом для доменной печи и источником углерода для восстановления железа из руды.
• Флюсы. Добавляются в шихту для регулирования состава шлака. Флюсы способствуют удалению примесей из руды и созданию шлака с необходимыми свойствами. В качестве флюсов используются известняк, доломит, кварцит.

Кроме того, в шихту могут добавляться различные добавки, такие как⁚

• Окатыши. Представляют собой искусственно полученные гранулы из железной руды.
• Агломерат. Является спеченным материалом из мелкодисперсной железной руды.
• Другие добавки. В зависимости от состава руды и требований к качеству чугуна, в шихту могут добавляться марганцевая руда, хромовая руда, ферросплавы.

Качество и состав сырья и материалов влияют на качество получаемого чугуна. Поэтому, контроль над их качеством является одним из ключевых факторов успешного доменного процесса.

Химические и физические процессы в доменной печи

Доменная печь ─ это сложная система, где одновременно протекают многочисленные физические и химические процессы. Основная задача этих процессов ─ восстановление железа из руды и получение жидкого чугуна.

В верхней части печи, называемой «колошником», происходит подсушивание и нагрев шихтовых материалов. По мере продвижения шихты вниз, температура в печи постепенно повышается. При температуре около 800°C начинается процесс восстановления железа из руды. Углерод, выделяющийся при горении кокса, вступает в реакцию с оксидами железа, вытесняя кислород и образуя элементарное железо.

Одновременно с восстановлением железа, происходит плавление руды, кокса и флюсов. В результате образуется жидкий чугун и шлак. Шлак, представляющий собой расплавленную смесь оксидов, собирается на дне печи и удаляется через специальные отверстия. Жидкий чугун также скапливается на дне печи и периодически выпускается через специальные отверстия.

В доменной печи также протекают процессы горения кокса, плавления и испарения различных компонентов шихты, химические реакции между компонентами шихты и продуктами горения. Все эти процессы взаимосвязаны и обеспечивают непрерывное движение шихты вниз по печи, а также формирование необходимых условий для восстановления железа и получения чугуна.