в доменной печи протекают процессы

В доменной печи происходят сложные физико-химические процессы, в результате которых из руды получают чугун. Эти процессы включают в себя подготовку шихты, ее загрузку в печь, процессы, протекающие в печи, получение чугуна и шлака, а также их выпуск из печи.

Подготовка шихты

Подготовка шихты является важным этапом в процессе производства чугуна в доменной печи. Шихта представляет собой смесь руды, кокса и флюсов, которая загружается в печь для получения чугуна и шлака.

Руда, используемая в доменном производстве, обычно содержит оксиды железа (Fe₂O₃ и Fe₃O₄), а также различные примеси, такие как кремнезем (SiO₂), глинозем (Al₂O₃) и известь (CaO). Кокс служит топливом, обеспечивая тепло для протекания реакций в печи, а также восстановителем, отнимая кислород у оксидов железа.

Флюсы добавляются в шихту для образования шлака, который представляет собой расплав, состоящий в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция. Шлак выполняет несколько важных функций⁚ он растворяет пустую породу, образующуюся в процессе восстановления руды, защищает футеровку печи от воздействия расплавленного чугуна и шлака, а также регулирует температуру в печи.

Подготовка шихты включает в себя несколько этапов⁚

• Дробление и сортировка руды⁚ Руда измельчается до определенного размера и сортируется по содержанию железа.
• Коксование угля⁚ Уголь нагревается в специальных печах без доступа воздуха, в результате чего образуется кокс.
• Дозирование и смешивание компонентов⁚ Руда, кокс и флюсы дозируются и смешиваются в определенных пропорциях для получения шихты с заданным составом.
• Окомкование⁚ Для улучшения газопроницаемости и прочности шихты ее иногда окомковывают, то есть превращают в мелкие округлые гранулы;

Правильная подготовка шихты имеет большое значение для обеспечения стабильной и эффективной работы доменной печи. Оптимальный состав и свойства шихты способствуют снижению расхода кокса, повышению производительности печи и улучшению качества чугуна.

Загрузка шихты в доменную печь

Загрузка шихты в доменную печь является ответственным этапом, который влияет на производительность и эффективность работы печи. Шихта загружается через верхнюю часть печи, называемую колошником, с помощью специальных загрузочных устройств.

Процесс загрузки шихты должен обеспечивать равномерное распределение материалов по всей площади колошника и создание необходимого газового режима в печи. Для этого используются различные методы загрузки, выбор которых зависит от типа печи и используемой шихты.

Одним из распространенных методов является кольцевая загрузка, при которой шихтовые материалы загружаются по окружности колошника, образуя конус. Такой метод обеспечивает равномерное распределение материалов и хорошую газопроницаемость шихтового столба.

Другим методом является секторная загрузка, при которой шихта загружается в отдельные секторы колошника. Этот метод позволяет регулировать распределение материалов по сечению печи и управлять газовым потоком.

Для загрузки шихты используются различные механические устройства, такие как скиповые подъемники, конвейеры и ленточные транспортеры. Скиповые подъемники поднимают шихтовые материалы в специальных скипах на верхнюю площадку печи, где они выгружаются в приемные бункера и далее распределяются по колошнику.

Правильная загрузка шихты имеет большое значение для обеспечения стабильной и эффективной работы доменной печи. Оптимальное распределение материалов в печи способствует равномерному протеканию процессов восстановления руды и плавления чугуна и шлака, а также снижает расход кокса и улучшает качество чугуна.

Процессы, протекающие в доменной печи

В доменной печи протекают сложные физико-химические процессы, которые приводят к восстановлению железа из руды и образованию чугуна и шлака. Эти процессы происходят в различных зонах печи при высоких температурах и в восстановительной атмосфере.

Основными процессами, протекающими в доменной печи, являются⁚

• Восстановление железа из руды. Железо в руде находится в виде оксидов, которые восстанавливаются до металлического железа под действием оксида углерода (CO) и водорода (H₂), образующихся при сгорании кокса.
• Образование чугуна. Восстановленное железо растворяет углерод, образуя чугун, который стекает в нижнюю часть печи.
• Образование шлака. Пустая порода, содержащаяся в руде и коксе, взаимодействует с флюсами (известняком и доломитом), образуя шлак. Шлак плавится и всплывает на поверхность чугуна, защищая его от окисления.
• Горение кокса. Кокс сгорает в нижней части печи, выделяя тепло и газы, необходимые для протекания восстановительных процессов.

Процессы в доменной печи протекают непрерывно, и для поддержания стабильной работы печи необходимо обеспечить равномерную загрузку шихты, подачу дутья и отвод продуктов плавки. Температура в печи поддерживается на уровне 1500-1600 °C, а давление ⸺ около 0,2-0,3 МПа.

Оптимальное управление процессами в доменной печи позволяет получать чугун высокого качества, снижать расход кокса и повышать производительность печи.

Получение чугуна и шлака

В доменной печи в результате протекающих процессов образуются два основных продукта⁚ чугун и шлак.

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом (содержание углерода обычно составляет 3-4%). Чугун получается в результате восстановления железа из руды и растворения углерода в восстановленном железе. Чугун стекает в нижнюю часть печи и скапливается над шлаком.

Шлак ⎼ это расплавленная смесь оксидов, образующаяся в результате взаимодействия пустой породы, содержащейся в руде и коксе, с флюсами (известняком и доломитом). Шлак выполняет несколько важных функций⁚

• Защищает чугун от окисления
• Поглощает вредные примеси из чугуна
• Регулирует температуру плавления чугуна

Шлак всплывает на поверхность чугуна и образует отдельный слой. Шлак периодически выпускается из печи через специальное отверстие (шлаковую лётку).

Для получения чугуна и шлака высокого качества необходимо обеспечить оптимальные условия плавки, включая правильный состав шихты, равномерную загрузку и подачу дутья, а также поддержание необходимой температуры и давления в печи.

Чугун и шлак, полученные в доменной печи, являются важными промежуточными продуктами в производстве стали и других металлоизделий.