физико-химические процессы протекающие в доменной печи

Физико-химические процессы в доменной печи

Доменная печь – это сердце металлургического производства‚ где происходит сложный комплекс физико-химических процессов‚ направленных на получение чугуна из железной руды. В этой печи происходит не только плавление руды‚ но и ее восстановление‚ то есть отрыв кислорода от оксидов железа‚ с образованием чистого железа.

1. Подготовка шихтовых материалов

Правильная подготовка шихтовых материалов – это залог успешного процесса выплавки чугуна. В нее входит несколько этапов⁚

• Дробление и измельчение⁚ Железная руда‚ кокс и флюсы (известняк‚ доломит) поступают на завод в виде крупных кусков. Для обеспечения равномерного распределения и эффективного взаимодействия материалов в печи‚ их необходимо измельчить до определенного размера.
• Обогащение руды⁚ Руда содержит примеси‚ которые могут негативно повлиять на качество чугуна. Поэтому перед отправкой в печь ее обогащают‚ удаляя пустую породу и повышая содержание железа.
• Дозировка и смешивание⁚ Для получения чугуна с заданными свойствами‚ необходимо строго соблюдать пропорции шихтовых материалов. Используют специальные дозаторы‚ которые обеспечивают точное количество каждого компонента.
• Агломерация⁚ Агломерация – это процесс спекания мелкозернистых материалов в крупные куски‚ что повышает прочность и снижает пыление.
• Подготовка кокса⁚ Кокс – это твердое топливо‚ которое обеспечивает тепло для плавления шихты. Его качество играет важную роль в процессе выплавки.

Правильно подготовленные шихтовые материалы – это ключевой фактор для эффективной работы доменной печи и получения качественного чугуна;

2. Процессы в нижней части печи

Нижняя часть доменной печи‚ называемая горном‚ является зоной интенсивных физико-химических процессов‚ где происходит плавление и восстановление железа.

• Горн – это самая горячая зона печи‚ где температура достигает 1500-1600 °C. Здесь кокс сгорает‚ выделяя тепло и восстановительные газы (CO‚ H₂).
• Плавление⁚ Под воздействием высокой температуры шихтовые материалы плавятся‚ образуя жидкий шлак и чугун. Шлак – это легкоплавкая смесь оксидов‚ которая отделяется от чугуна и удаляется из печи.
• Восстановление железа⁚ В горне происходит восстановление железа из оксидов‚ то есть отрыв кислорода от оксидов железа под действием восстановительных газов.
• Образование чугуна⁚ В результате восстановления образуется жидкое железо‚ которое насыщается углеродом и другими элементами‚ образуя чугун.
• Распределение материалов⁚ В горне происходит распределение материалов⁚ чугун скапливается в нижней части‚ а шлак – в верхней части.

Процессы в нижней части печи являются ключевыми для получения качественного чугуна.

3. Процессы в шахтной части печи

Шахтная часть доменной печи – это зона‚ где происходит подготовка шихтовых материалов к плавлению и восстановлению. В шахте происходят следующие процессы⁚

• Прогрев шихтовых материалов⁚ При движении шихты вниз по шахте она постепенно нагревается от горячих газов‚ поднимающихся из горна.
• Предварительное восстановление железа⁚ В шахте происходит частичное восстановление железа из оксидов под действием восстановительных газов.
• Разложение карбонатов⁚ В шахте происходит разложение карбонатов‚ например‚ известняка‚ с выделением углекислого газа.
• Образование шлака⁚ В шахте происходит образование шлака из пустой породы‚ содержащейся в руде‚ и флюсов‚ которые добавляются в шихту для регулирования состава шлака.
• Подготовка к плавлению⁚ К моменту достижения шихтой горна она должна быть подготовлена к плавлению⁚ нагрета до необходимой температуры‚ частично восстановлена‚ и иметь необходимый состав для образования качественного чугуна.

Процессы в шахтной части печи играют важную роль в обеспечении эффективного и качественного плавления и восстановления железа.