процесс плавки чугуна в доменной печи

Плавку чугуна в доменной печи можно представить как сложный химический процесс, в котором происходит восстановление железа из железной руды при помощи кокса. Этот процесс протекает в несколько этапов, каждый из которых имеет свои особенности.

Подготовка сырья

Перед тем, как загрузить сырье в доменную печь, его необходимо тщательно подготовить, чтобы обеспечить эффективную плавку и получить качественный чугун; Основные виды сырья, используемые в доменном процессе, это железная руда, кокс и флюсы.

• Железная руда ⎼ это главный источник железа. Перед загрузкой в печь руду подвергают дроблением и обогащению, чтобы удалить пустую породу и повысить содержание железа. В зависимости от типа руды, ее могут измельчать до определенного размера, а также обогащать различными методами, например, магнитной сепарацией или флотацией.
• Кокс, это твердое топливо, используемое для получения высокой температуры в доменной печи. Кокс получают из каменного угля путем его коксования. Он должен обладать определенными свойствами, такими как прочность, пористость и низкое содержание золы, чтобы обеспечить эффективное горение и восстановление железа.
• Флюсы ⎼ это материалы, которые добавляют в шихту для регулирования состава шлака. Шлак ⎼ это расплавленный продукт, образующийся в доменной печи, который удаляется из печи в виде шлаковой ванны. Флюсы необходимы для снижения температуры плавления шлака и обеспечения его оптимальной вязкости, что облегчает его удаление из печи.

Правильная подготовка сырья является важным этапом в процессе плавки чугуна, так как она оказывает влияние на качество получаемого чугуна, эффективность процесса и расход сырья.

Загрузка сырья в доменную печь

После тщательной подготовки сырье загружается в доменную печь. Этот процесс требует особой точности и координации, чтобы обеспечить равномерное распределение сырья по всему объему печи. Для загрузки сырья используются специальные механизмы, такие как скиповые подъемники и ленточные конвейеры. Скиповые подъемники поднимают шихту на вершину печи, а ленточные конвейеры транспортируют ее к заливочным воронкам.

Загрузка сырья в доменную печь осуществляется в определенном порядке, который называется шихтовкой. Обычно шихта состоит из слоев железной руды, кокса и флюсов. Такое чередование слоев обеспечивает оптимальные условия для процесса плавки. Кокс служит источником тепла, а флюсы регулируют состав шлака и его текучесть. Железная руда, в свою очередь, подвергается восстановлению под воздействием высоких температур и восстановительных газов, образующихся при горении кокса.

Правильная шихтовка является важным фактором для обеспечения эффективной плавки и получения качественного чугуна. Неправильная шихтовка может привести к неравномерному распределению тепла в печи, образованию пробок в шахте печи, а также к снижению качества получаемого чугуна.

Процесс плавки

Процесс плавки чугуна в доменной печи – это сложный химический процесс, который протекает при высоких температурах и давлении. В печи происходит ряд физико-химических реакций, которые приводят к восстановлению железа из железной руды и образованию жидкого чугуна.

В нижней части печи, в области горна, происходит горение кокса, который служит топливом для поддержания высокой температуры. Горячие газы, образующиеся при горении кокса, поднимаются вверх по шахте печи, взаимодействуя с шихтой. В процессе восхождения газы отдают тепло шихте, а также восстанавливают железо из железной руды.

Восстановление железа происходит в несколько этапов. Сначала происходит восстановление оксидов железа до закиси железа (FeO), затем до железа (Fe). Восстановление железа происходит под воздействием восстановительных газов, таких как монооксид углерода (CO) и водород (H2).

Одновременно с процессом восстановления железа происходит образование шлака. Шлак образуется в результате взаимодействия флюсов с пустой породой, содержащейся в железной руде. Шлак плавится и стекает вниз, отделяясь от жидкого чугуна. Шлак выполняет важную роль в процессе плавки, защищая чугун от окисления и удаляя вредные примеси.

Выпуск чугуна

После завершения процесса плавки, когда чугун полностью расплавился и собрался в нижней части печи, наступает время его выпуска. Выпуск чугуна – это важный этап, требующий точности и координации действий.

Для выпуска чугуна используется специальный канал, называемый желобом, который прокладывается от печи до чугуновозных ковшей. Перед открытием желоба необходимо убедиться в том, что ковши готовы к приему чугуна, а также проверить уровень шлака в печи, чтобы избежать попадания шлака в чугун.

Открытие желоба производится с помощью специального механизма, который управляется оператором. Чугун, вытекающий из печи, направляется в чугуновозные ковши, где он охлаждается и застывает.

Процесс выпуска чугуна должен быть максимально быстрым, чтобы избежать охлаждения чугуна в печи. Однако, скорость выпуска чугуна должна быть ограничена, чтобы избежать переполнения ковшей и образования засоров в желобе.

После выпуска чугуна желоб закрывается, а печь готовится к следующему циклу плавки.