основные физико-химические процессы доменной плавки

Доменная плавка — это сложный технологический процесс, в котором происходит восстановление железа из руды, а также образование чугуна и шлака. Этот процесс включает в себя множество физико-химических реакций, протекающих при высоких температурах и давлениях.

Подготовка шихтовых материалов

Подготовка шихтовых материалов ⏤ это первый и важный этап доменной плавки, который определяет эффективность всего процесса. Качество и состав шихты напрямую влияют на выход и качество чугуна, а также на расход топлива. В качестве шихтовых материалов используются железная руда, кокс, флюсы и топливо.

• Железная руда — это основной источник железа. Руда содержит различные примеси, такие как кремнезем, оксиды алюминия, кальция, магния, а также серу и фосфор. Перед подачей в доменную печь руду необходимо измельчить до определенного размера, чтобы обеспечить равномерное распределение в шихте и ускорить процесс восстановления железа.
• Кокс — это твердое топливо, используемое для создания высокой температуры в доменной печи и для восстановления железа из руды. Кокс получают путем сухой перегонки каменного угля. Он должен обладать высокой прочностью, чтобы выдерживать нагрузку шихты и создавать условия для прохождения газов.
• Флюсы ⏤ это материалы, которые добавляются в шихту для регулирования состава шлака. Флюсы способствуют плавлению и удалению из руды примесей, которые не восстанавливаются до металла. В качестве флюсов используют известняк, доломит, а также другие материалы.
• Топливо ⏤ это материал, который сжигается в доменной печи для получения тепла. В качестве топлива используют кокс, природный газ, угольную пыль и другие материалы.

Правильное соотношение и качество шихтовых материалов — это залог успешной доменной плавки. Подготовка шихты включает в себя следующие операции⁚

• Измельчение и сортировка руды.
• Подготовка кокса.
• Измельчение и дозировка флюсов.
• Смешивание всех компонентов шихты в заданных пропорциях.

Подготовка шихты, это сложный технологический процесс, который требует точного контроля и учета всех факторов, влияющих на качество шихты.

Процессы в нижней части печи

Нижняя часть доменной печи ⏤ это зона высоких температур и давлений, где происходят ключевые процессы плавления и восстановления железа. В этой зоне шихтовые материалы, поступающие сверху, подвергаются воздействию восстановительных газов, выделяющихся при сгорании кокса.

В нижней части печи выделяют несколько зон⁚

• Зона горения кокса — это самая нижняя часть печи, где происходит сгорание кокса с образованием восстановительных газов, таких как оксид углерода (CO) и водород (H2). Температура в этой зоне достигает 1800-2000 °C.
• Зона плавления — в этой зоне происходит плавление шихты, включая железную руду, кокс, флюсы и продукты их взаимодействия. Температура в этой зоне находится в пределах 1400-1600 °C.
• Зона восстановления железа — в этой зоне происходит восстановление железа из руды под действием восстановительных газов. Процесс восстановления происходит в несколько стадий, и на каждой стадии образуются различные оксиды железа.

В нижней части печи также происходит образование шлака. Шлак — это расплавленная смесь оксидов, которая образуется в результате взаимодействия флюсов с примесями руды. Шлак отделяется от чугуна и выводится из печи через специальный желоб.

Процессы в нижней части доменной печи ⏤ это сложная система взаимодействий между шихтовыми материалами, восстановительными газами и продуктами их взаимодействия. Эти процессы определяют качество чугуна и шлака, а также эффективность всей доменной плавки.

Процессы в шахте печи

Шахта доменной печи — это вертикальная часть печи, расположенная между горном и нижней частью печи. В шахте происходят важные процессы предварительной подготовки шихтовых материалов, восстановления железа и формирования газового потока, который обеспечивает необходимые условия для плавления и восстановления в нижней части печи.

В шахте происходит несколько ключевых процессов⁚

• Предварительное нагревание шихтовых материалов — по мере движения шихты вниз по шахте она нагревается восходящим газовым потоком. Этот процесс подготавливает шихту к дальнейшим преобразованиям в нижней части печи.
• Частичное восстановление железа ⏤ в шахте происходит частичное восстановление железа из руды под действием восстановительных газов, образующихся в нижней части печи. Этот процесс протекает при температурах от 400 до 1000 °C.
• Формирование газового потока — в шахте формируется восходящий газовый поток, который обеспечивает необходимые условия для плавления и восстановления в нижней части печи. Этот поток состоит из восстановительных газов и продуктов сгорания кокса.

В шахте также происходит отвод избыточного тепла из печи, что обеспечивает устойчивую работу печи и предотвращает перегрев ее стен.

Процессы в шахте доменной печи тесно связаны с процессами в нижней части печи и в горне. Они определяют эффективность доменной плавки и качество получаемого чугуна.