Физико-химические процессы в доменной печи
Доменная печь – это сложная система, в которой протекает множество физико-химических процессов, направленных на восстановление железа из руды. В ней происходит взаимодействие между шихтовыми материалами, топливом, газами и воздухом, что приводит к образованию чугуна и шлака.
Подготовка шихтовых материалов
Подготовка шихтовых материалов – это важнейший этап в процессе выплавки чугуна. От качества подготовки зависит эффективность работы доменной печи и качество получаемого чугуна.
В качестве шихтовых материалов используются железные руды, кокс, флюсы и окатыши. Железные руды содержат оксиды железа, которые необходимо восстановить до металлического железа. Кокс – это топливо, которое обеспечивает тепловую энергию для процесса восстановления. Флюсы – это вещества, которые способствуют удалению пустой породы из руды и образованию шлака. Окатыши – это обогащенные железные руды, которые облегчают процесс плавки.
Подготовка шихтовых материалов включает в себя следующие операции⁚
- Дробление и измельчение руды для увеличения поверхности контакта с восстановительными газами.
- Обогащение руды для повышения содержания железа.
- Смешивание шихтовых материалов в определенных пропорциях для обеспечения оптимального состава шихты.
- Подготовка кокса – его дробление и сортировка по размерам.
- Подготовка флюсов – их дробление и измельчение.
Правильная подготовка шихтовых материалов обеспечивает равномерное распределение тепла в печи, оптимальные условия для восстановления железа и образования шлака, а также стабильную работу доменной печи.
Процессы в нижней части печи
Нижняя часть доменной печи, называемая горном, является зоной интенсивных физико-химических процессов, где происходит плавление и образование чугуна и шлака.
В горне печи происходит сжигание кокса, что обеспечивает необходимую тепловую энергию для плавления шихтовых материалов. Горячий воздух, подаваемый в печь через фурмы, взаимодействует с коксом, образуя восстановительные газы – оксид углерода (CO) и водород (H2).
Эти газы поднимаются вверх по печи, взаимодействуя с железной рудой и восстанавливая ее до металлического железа. В результате этого процесса образуется жидкий чугун, который скапливается в нижней части горна.
Одновременно с восстановлением железа происходит плавление пустой породы, флюсов и других примесей, образуя жидкий шлак, который также скапливается в горне. Шлак менее плотный, чем чугун, и поэтому находится на поверхности чугуна.
В горне происходит также образование и выделение летучих веществ, таких как углекислый газ, водяной пар, сера и фосфор.
Процессы, протекающие в нижней части печи, являются ключевыми для образования чугуна и шлака, а также для обеспечения стабильной работы доменной печи.
Процессы в шахтной части печи
Шахтная часть доменной печи – это зона, где происходит предварительная подготовка шихтовых материалов к их плавлению в горне. В шахте происходит подготовка шихты к плавлению, а также восстановление железа из руды.
В шахте происходит предварительный нагрев шихтовых материалов, что обеспечивает их подготовку к плавлению в горне.
Восстановительные газы, образующиеся в горне, поднимаются вверх по шахте, взаимодействуя с шихтовыми материалами. В результате этого взаимодействия происходит восстановление железа из руды.
В шахте происходит также реакция между флюсами и пустой породой, что способствует образованию шлака.
Процессы, протекающие в шахте, играют важную роль в обеспечении эффективности работы доменной печи. Они обеспечивают подготовку шихты к плавлению и создают условия для восстановления железа из руды.