процессы проходящие в доменной печи

Процессы, протекающие в доменной печи

Доменная печь ⎼ это вертикальный цилиндрический реактор, в котором происходит восстановление железа из железной руды с помощью кокса; Процесс восстановления железа ⏤ это сложный комплекс химических и физических реакций, протекающих при высоких температурах. В печи происходит плавка шихтовых материалов, состоящих из железной руды, кокса и флюса.

Подготовка шихты

Подготовка шихты ⎼ это ключевой этап в доменном процессе, от которого напрямую зависит качество получаемого чугуна и эффективность работы печи.

Основными компонентами шихты являются⁚

• Железная руда⁚ Источник железа, который подвергается восстановлению в печи. Руда может быть разной по составу и качеству, поэтому ее необходимо подготовить к загрузке в печь.

• Кокс⁚ Топливо для доменной печи, обеспечивающее высокую температуру, необходимую для протекания химических реакций.

• Флюс⁚ Вещество, которое добавляется в шихту для регулирования состава шлака. Шлак ⏤ это расплавленный отход, который образуется в печи и удаляется из нее. Флюс помогает снизить температуру плавления шлака и обеспечить его оптимальную вязкость, что важно для эффективного удаления шлака из печи.

• Другие материалы⁚ В некоторых случаях в шихту могут добавляться другие материалы, такие как окатыши, агломерат, железный лом и др.

Подготовка шихты включает в себя следующие операции⁚

• Дробление и измельчение⁚ Железная руда, кокс и флюс дробятся и измельчаются до определенного размера, чтобы обеспечить равномерную загрузку в печь и оптимизировать процесс плавки.

• Смешивание⁚ Все компоненты шихты тщательно смешиваются в заданном соотношении, чтобы обеспечить равномерное распределение материалов по всему объему печи.

• Агломерация⁚ В некоторых случаях железная руда агломерируется, то есть измельченная руда спекается в твердые куски. Агломерация позволяет повысить прочность руды, снизить ее пыльность, улучшить ее восстановимость и повысить производительность печи.

• Окатыши⁚ Окатыши ⎼ это шарообразные куски руды, которые получают путем обкатки измельченной руды с водой и связующими веществами. Окатыши обладают высокой прочностью и хорошо восстанавливаются в печи, что делает их предпочтительным материалом для загрузки в печь.

Правильная подготовка шихты является залогом успешного проведения доменного процесса. Она позволяет обеспечить оптимальные условия для плавки, повысить производительность печи, снизить расход материалов и получить чугун требуемого качества.

Загрузка шихты в печь

Загрузка шихты в доменную печь ⏤ это непрерывный процесс, который осуществляется с помощью специальных механизмов.

В верхней части печи располагается загрузочный колошник, в который подается шихта. Загрузка шихты производится слоями⁚ слой кокса, слой железной руды, слой флюса. Такое чередование слоев обеспечивает оптимальные условия для протекания химических реакций в печи.

Существует несколько способов загрузки шихты⁚

• Ручная загрузка⁚ Этот способ используется на небольших печах и практически не применяется в современных условиях. Ручная загрузка шихты трудоемка и не обеспечивает равномерного распределения материалов по всему объему печи.

• Механизированная загрузка⁚ В современных доменных печах используется механизированная загрузка шихты.

  Для этого применяются специальные механизмы, такие как⁚

  • Конусные загрузчики⁚ Конусные загрузчики – это механизмы, которые подают шихту в печь через загрузочный колошник. Они обеспечивают равномерное распределение шихты по всему объему печи и позволяют регулировать скорость загрузки.
  • Ленточные конвейеры⁚ Ленточные конвейеры используются для транспортировки шихты от склада до загрузочного колошника. Они обеспечивают непрерывную подачу шихты в печь и позволяют регулировать скорость загрузки.
  • Вагонетки⁚ Вагонетки используются для транспортировки шихты от склада до загрузочного колошника. Они обеспечивают перемещение шихты на небольшие расстояния и позволяют регулировать скорость загрузки.

Загрузка шихты ⎼ это важный этап доменного процесса, который влияет на качество получаемого чугуна и эффективность работы печи. Правильная загрузка шихты позволяет обеспечить оптимальные условия для протекания химических реакций в печи и повысить производительность печи.

Процессы в шахтной части печи

Шахтная часть доменной печи – это верхняя часть печи, которая начинается от загрузочного колошника и простирается до уровня горна. В шахтной части печи происходят процессы подготовки шихтовых материалов к плавке, а именно⁚

• Прогрев шихты⁚ Горячие газы, поднимающиеся из горна, нагревают шихту, что способствует ее подготовке к дальнейшим химическим реакциям. Температура в шахтной части печи постепенно повышается от верха к низу.

• Разложение карбонатов⁚ В шахтной части печи происходит разложение карбонатов, содержащихся в железной руде и флюсе. При этом выделяется углекислый газ, который поднимается вверх по печи. Разложение карбонатов – это важный процесс, который способствует подготовке шихты к дальнейшим химическим реакциям.

• Восстановление железа⁚ В шахтной части печи происходит восстановление железа из оксидов. Это сложный процесс, который протекает в несколько этапов. Вначале происходит восстановление оксидов железа до закиси железа (FeO). Затем закись железа восстанавливается до металлического железа. Восстановление железа осуществляется за счет углерода, содержащегося в коксе. Процесс восстановления железа протекает при температуре от 500 до 1000 градусов Цельсия. Он зависит от многих факторов, таких как⁚ состав шихты, температура печи, скорость подачи газа, и давление в печи.

• Образование шлака⁚ В шахтной части печи происходит образование шлака. Шлак – это расплавленная смесь оксидов, которая образуется при взаимодействии флюса с пустой породой, содержащейся в железной руде. Шлак играет важную роль в доменном процессе. Он защищает расплавленное железо от окисления, обеспечивает плавное протекание процесса плавки, и ускоряет отвод тепла из печи.

Процессы, протекающие в шахтной части печи, подготавливают шихтовые материалы к дальнейшим химическим реакциям в горне печи. В шахтной части печи происходит разложение карбонатов, восстановление железа, и образование шлака. Эти процессы влияют на качество получаемого чугуна и эффективность работы печи.