физико-химические процессы протекающие в доменной печи

Физико-химические процессы в доменной печи

Доменная печь ⎯ это сложная система, в которой протекает множество физико-химических процессов, направленных на восстановление железа из железной руды. В ней происходят процессы горения топлива, плавления и переработки материалов, а также химические реакции, приводящие к образованию чугуна и шлака.

Подготовка материалов

Подготовка материалов ⎯ это важный этап в процессе доменной плавки, от которого зависит эффективность и качество конечного продукта; Ключевыми компонентами являются железная руда, кокс и флюсы.

• Железная руда⁚ Прежде чем попасть в доменную печь, руда проходит несколько этапов обработки. Ее дробят, измельчают и обогащают, чтобы повысить содержание железа и удалить пустую породу.
• Кокс⁚ Кокс ⎯ это твердое топливо, получаемое из каменного угля. Он служит источником тепла и восстановителем, необходимым для превращения железной руды в железо. Кокс должен обладать определенными свойствами, такими как высокая прочность, низкая зольность и хорошая реакционная способность.
• Флюсы⁚ Флюсы используются для регулирования состава шлака, который образуется в процессе плавки. Шлак должен обладать определенной вязкостью и температурой плавления, чтобы обеспечить эффективное удаление вредных примесей из чугуна. В качестве флюсов используются известняк, доломит и другие материалы.

Качество и состав материалов оказывают существенное влияние на ход процесса плавки и свойства конечного продукта. Поэтому важно тщательно контролировать качество материалов, поступающих в доменную печь.

Процессы в нижней части печи

Нижняя часть доменной печи, называемая горном, является местом, где происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы. Здесь создаются условия для плавления материалов и образования чугуна и шлака.

• Горн⁚ В горне происходит горение кокса, обеспечивающее тепло для плавления материалов. Горячий воздух, подаваемый в печь, смешивается с коксом, вызывая его горение. Температура в горне достигает 1800-2000 градусов Цельсия.
• Плавление⁚ Под воздействием высокой температуры железная руда, флюсы и кокс плавятся, образуя жидкий чугун и шлак. Чугун, более тяжелый, опускается на дно горна, а шлак, более легкий, плавает на поверхности.
• Восстановление железа⁚ В горне происходят процессы восстановления железа из руды. Угарный газ, образующийся при горении кокса, вступает в реакцию с оксидами железа, освобождая железо.
• Образование шлака⁚ Флюсы, взаимодействуя с пустой породой, содержащейся в руде, образуют шлак. Шлак удаляется из печи через шлаковый желоб, унося с собой вредные примеси, необходимые для получения качественного чугуна.

Процессы, протекающие в нижней части печи, являются основой для получения чугуна. От их эффективности зависит качество чугуна и производительность доменной печи.

Процессы в шахте печи

Шахта доменной печи ⎯ это вертикальный пространство между горном и устьем печи; В шахте происходят процессы, подготавливающие материалы к плавлению и восстановлению железа.

• Загрузка материалов⁚ В шахту печи загружают железную руду, кокс, флюсы, а также воздух, необходимый для горения кокса. Материалы загружают сверху печи, и они постепенно опускаются вниз, проходя через шахту.
• Предварительное нагревание⁚ По мере опускания вниз, материалы проходят через зоны с повышенной температурой, нагреваясь до температуры, необходимой для плавления.
• Газообмен⁚ В шахте происходит газообмен между восходящими газами, образующимися при горении кокса, и спускающимися материалами. Восходящие газы содержат угарный газ, который вступает в реакцию с оксидами железа, восстанавливая железо.
• Подготовка к плавлению⁚ В шахте материалы подготавливаются к плавлению. Оксиды железа частично восстанавливаются, флюсы растворяются, а кокс подготавливается к горению.

Процессы, протекающие в шахте, являются важным этапом в производстве чугуна. От их эффективности зависит качество чугуна и производительность доменной печи.