основные физико-химические процессы происходящие в доменной печи

Основные физико-химические процессы в доменной печи

Доменная печь ⏤ это сложный агрегат, в котором происходят различные физико-химические процессы, направленные на получение чугуна из железной руды. В ней происходит восстановление железа из руды, плавление и очистка металла, а также образование шлака. Процессы в печи протекают при высоких температурах и давлении, что обуславливает специфику их протекания.

Подготовка шихтовых материалов

Подготовка шихтовых материалов – это важнейший этап в процессе производства чугуна. От качества подготовки зависит эффективность работы доменной печи и качество получаемого чугуна.

К шихтовым материалам относятся⁚

• Железная руда – основной источник железа. Она подвергается дробление, грохочению и обогащению для удаления пустой породы и повышения содержания железа.
• Кокс – топливо для доменной печи. Он должен обладать высокой прочностью, чтобы выдерживать нагрузку шихты и обеспечить равномерное распределение воздуха в печи.
• Флюс – вещество, которое добавляют в шихту для снижения температуры плавления шлака. Флюсы бывают основными (известняк, доломит) и кислыми (кварцевый песок).
• Другие материалы – в зависимости от состава руды и требуемых свойств чугуна могут добавляться другие материалы, например, окалина, чугунные стружки, металлический лом.

Подготовка шихтовых материалов включает в себя следующие операции⁚

• Дробление – уменьшение размера кусков руды, кокса и других материалов до необходимых размеров.
• Грохочение – разделение материалов по размеру с помощью сит.
• Смешивание – равномерное распределение материалов в шихте для обеспечения оптимального состава и равномерного хода процесса в печи.
• Дозировка – точное измерение количества каждого компонента шихты.

Правильная подготовка шихтовых материалов обеспечивает⁚

• Стабильную работу доменной печи – равномерное поступление материалов в печь, оптимальный состав шихты, стабильное образование шлака.
• Высокое качество чугуна – содержание вредных примесей в чугуне соответствует требованиям.
• Экономию топлива и материалов – эффективное использование всех компонентов шихты.

Таким образом, подготовка шихтовых материалов является важным этапом в процессе производства чугуна, который оказывает непосредственное влияние на эффективность работы доменной печи и качество получаемого продукта.

Процессы в нижней части печи

Нижняя часть доменной печи, называемая горном, является местом, где происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы. Здесь происходит плавление и восстановление железа из руды, образование шлака и чугуна.

Основные процессы, протекающие в горне⁚

• Плавление шихты. Под действием высокой температуры, достигающей 1500-1600 °C, шихтовые материалы плавятся. Кокс, являясь топливом, горит, выделяя тепловую энергию.
• Восстановление железа. В условиях высокой температуры и наличия восстановительных газов (CO, H2) происходит восстановление железа из руды. Оксиды железа, содержащиеся в руде, взаимодействуют с восстановительными газами, образуя металлическое железо и углекислый газ.
• Образование шлака. Флюсы, добавленные в шихту, взаимодействуют с пустой породой, содержащейся в руде, образуя жидкий шлак. Шлак, будучи менее плотным, чем чугун, всплывает на поверхность расплавленного металла.
• Насыщение чугуна углеродом. Растворенный углерод из кокса переходит в расплавленный чугун, увеличивая его содержание углерода.
• Удаление примесей. В горне происходит удаление некоторых примесей из чугуна, таких как фосфор и сера.

В результате этих процессов в горне образуются два продукта⁚

• Чугун – жидкий сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем и другими элементами.
• Шлак – жидкий продукт, состоящий из оксидов кремния, алюминия, кальция, магния и других элементов.

Процессы в горне протекают в сложных условиях высокой температуры, давления и химической активности. Они являются ключевыми для получения качественного чугуна и эффективной работы доменной печи.