основные физико-химические процессы доменной плавки

Доменная плавка – это сложный металлургический процесс, который включает в себя множество физико-химических реакций. В основе этого процесса лежит восстановление железа из железных руд с помощью кокса, который служит топливом и восстановителем.

Подготовка шихтовых материалов

Перед тем как шихтовые материалы поступят в доменную печь, их необходимо подготовить. Подготовка шихтовых материалов включает в себя следующие операции⁚

• Дробление и измельчение железной руды, кокса и флюса до определенного размера, чтобы обеспечить равномерное распределение материалов в печи и оптимизировать процесс плавки.
• Обогащение железной руды, чтобы повысить содержание железа и снизить содержание пустой породы.
• Агломерация железной руды, чтобы улучшить ее прочность и увеличить скорость плавки.
• Смешивание шихтовых материалов в определенных пропорциях, чтобы создать оптимальный состав шихты для плавки.

Правильная подготовка шихтовых материалов является важным этапом доменной плавки, так как она влияет на скорость и эффективность процесса, а также на качество получаемого чугуна.

Процессы в нижней части печи

В нижней части доменной печи, называемой горном, происходят ключевые процессы, связанные с образованием чугуна и шлака. Здесь температура достигает 1500-1600°C, что обеспечивает интенсивное взаимодействие между шихтовыми материалами.

• Сгорание кокса⁚ Кокс, поступающий в горн, реагирует с воздухом, вдуваемым через фурмы, выделяя тепло и образуя CO и CO₂. Тепло, выделяемое при сгорании кокса, используется для плавления шихты и поддержания высокой температуры в печи.
• Восстановление железа⁚ Оксиды железа в руде восстанавливаются угарным газом (CO), образующимся при сгорании кокса. В результате образуется жидкое железо, которое скапливается в нижней части горна.
• Образование шлака⁚ Флюс, добавляемый в шихту, реагирует с пустой породой руды, образуя жидкий шлак. Шлак имеет меньшую плотность, чем железо, и плавает на поверхности расплавленного металла.

Процессы в шахте доменной печи

Шахта доменной печи – это основная часть печи, где происходят процессы подготовки шихтовых материалов к плавке. В шахте шихта постепенно опускается вниз, подвергаясь воздействию восстановительных газов, поступающих из горна.

• Прогрев и подготовка шихты⁚ По мере движения шихты вниз она прогревается восстановительными газами, поступающими из горна. В верхней части шахты происходит предварительное восстановление оксидов железа, преимущественно до FeO.
• Взаимодействие шихты с газами⁚ В шахте происходит взаимодействие шихты с восстановительными газами, образующимися в горне. Кокс сгорает, выделяя CO и CO₂, которые восстанавливают оксиды железа до металлического железа.
• Формирование газового потока⁚ В шахте формируется восходящий поток газов, который переносит тепло и восстановительные агенты в верхнюю часть печи. Этот поток газов также уносит из печи отработанные газы, которые могут использоваться для получения тепла или для других целей.