основные процессы протекающие в доменной печи

Доменная печь ‒ это вертикальный цилиндрический агрегат, в котором происходит процесс выплавки чугуна из железной руды. В ней одновременно протекает множество сложных физико-химических процессов, которые можно разделить на несколько основных этапов.

Подготовка шихтовых материалов

Перед тем, как шихтовые материалы попадут в доменную печь, их необходимо тщательно подготовить. Этот этап включает в себя несколько важных операций, которые направлены на повышение эффективности плавки и получение качественного чугуна.

• Подготовка железной руды⁚ Железная руда, поступающая на металлургический завод, обычно содержит примеси ‒ пустую породу, влагу, глину. Для удаления этих примесей руду подвергают дробленью, измельчению и обогащению. Дробление и измельчение руды до требуемого размера происходит в специальных дробилках и мельницах. Обогащение руды ─ это комплекс процессов, направленный на повышение содержания железа в руде. Для этого применяют различные методы, например, магнитную сепарацию, флотацию, гравитационное обогащение.
• Подготовка кокса⁚ Кокс ‒ это твердое топливо, которое является основным восстановителем в доменной печи. Он получается путем коксования каменного угля. Перед загрузкой в печь кокс сортируют по размеру, чтобы обеспечить равномерную проницаемость воздушного дутья. Важно отметить, что качество кокса оказывает существенное влияние на качество чугуна. Чем выше содержание углерода в коксе, тем лучше он восстанавливает железо из руды.
• Подготовка флюсов⁚ Флюсы ‒ это специальные добавки, которые добавляются в шихту для регулирования состава шлака. Шлак ‒ это расплавленный продукт, образующийся в доменной печи. Он должен обладать определенными свойствами, чтобы обеспечить нормальное протекание процесса плавки. Флюсы обычно представляют собой известняк или доломит. Они взаимодействуют с пустой породой в руде, образуя легкоплавкие шлаки, которые удаляются из печи.
• Подготовка других материалов⁚ В шихту могут добавляться и другие материалы, например, лом черных металлов, окалина, отходы производства. Эти материалы также должны быть подготовлены ‒ очищены от примесей, измельчены до требуемого размера.

Правильная подготовка шихтовых материалов ─ это залог успешной плавки в доменной печи. Она позволяет повысить производительность печи, снизить расход топлива, улучшить качество чугуна и уменьшить выбросы вредных веществ.

Загрузка шихты в печь

После тщательной подготовки шихтовые материалы подаются в доменную печь. Процесс загрузки шихты ‒ это важный этап, который влияет на эффективность работы печи и качество получаемого чугуна. Загрузка осуществляется с помощью специальных механизмов, которые обеспечивают равномерное распределение шихты по всему объему печи.

В современных доменных печах используется система автоматической загрузки, которая позволяет точно контролировать состав и количество загружаемых материалов. Система управления загрузкой обеспечивает оптимальное соотношение железной руды, кокса, флюсов и других материалов, что позволяет получить чугун с заданными свойствами.

Загрузка шихты в печь осуществляется послойно. Сначала загружается слой кокса, который служит для создания проницаемого слоя для воздушного дутья. Затем загружается слой железной руды, флюсов и других материалов; Такое чередование слоев обеспечивает равномерное распределение шихты по всему объему печи и создает условия для оптимального протекания химических реакций;

Важно отметить, что загрузка шихты должна быть непрерывной. Это позволяет поддерживать постоянный уровень шихты в печи и обеспечить стабильную работу процесса плавки. Перебои в загрузке могут привести к нарушению технологического режима и снижению качества чугуна.

Современные доменные печи оснащены системами контроля загрузки, которые позволяют оперативно реагировать на изменения в составе шихты и корректировать процесс загрузки. Это позволяет оптимизировать работу печи и получать чугун с заданными свойствами.

Процессы в шахтной части печи

Шахтная часть доменной печи ‒ это верхняя часть печи, где происходит подготовка шихты к дальнейшим процессам. В шахте происходит нагрев шихты до высоких температур, а также происходит частичное восстановление железа из руды.

Процессы в шахтной части печи можно разделить на несколько этапов⁚

• Нагрев шихты⁚ Горячие газы, образующиеся в нижних частях печи, поднимаются вверх, проходя через шахту. Эти газы нагревают шихту, которая постепенно спускается вниз. Температура шихты постепенно повышается, достигая в нижней части шахты около 1000°C.
• Восстановление железа⁚ В шахтной части печи происходит частичное восстановление железа из руды. Это происходит за счет реакции оксидов железа с углеродом, содержащимся в коксе. В результате образуется металлическое железо и оксид углерода (CO).
• Прокаливание флюсов⁚ Флюсы, которые добавляются в шихту для удаления примесей из руды, также подвергаются прокаливанию в шахтной части печи. Прокаливание флюсов способствует их размягчению и улучшает их способность связывать примеси.
• Образование газа⁚ В шахтной части печи образуются газы, которые поднимаются вверх, проходя через печь. Эти газы содержат оксид углерода (CO), водород (H2), азот (N2) и другие компоненты. Часть этих газов используется для подогрева воздуха, подаваемого в печь, а часть направляется на другие технологические процессы.

Процессы в шахтной части печи играют важную роль в обеспечении эффективного протекания процесса плавки. Правильное управление процессами в шахте позволяет получить чугун с заданными свойствами.