Доменный процесс.

Суть доменного процесса заключается в ступенчатом восстановлении железа из его оксидов (основа железной руды), удалении вредных примесей с помощью флюсов и насыщении железа углеродом. Доменный процесс проводят в доменной печи относящейся к печам шахтного типа высотой ~ 30 м и диаметром ~12–15м. Печь состоит из 5-ти частей, изготовлена из листовой стали и выложена изнутри огнеупорным кирпичом и имеет систему водяного охлаждения. Каждая из частей печи, имеет свое специальное назначение и связана с друг с другом. Примерное соотношение размеров частей и их технологическое назначение рассматривается на нижерасположенной схеме.

В доменной печи непрерывно движутся навстречу друг другу два потока:

- вниз, под действием собственного веса, опускается шихта;

- вверх поднимается раскаленный газовый поток, в состав которого входит окись углерода СО, восстанавливающая железо из его оксидов, входящих в состав руды.

 

1-колошник – служит для порционной загрузки шихты и очистки от пыли доменных газов.

400 ^оС Шихта загружается слоями.

 

2-шахта - в ней происходят основные процессы косвенного восстановления железа из его оксидов с помощью СО.

700 ^оС

 

900 ^оС

 

3-распар – самая широкая часть печи, в которой самая высокая температура и происхо-

дят процессы окончательного восстановления железа и насыщения его

углеродом

4 -заплечики – в них находятся расположенные по окружности фурмы, через которые вдуваются раскаленные воздух, природный газ и водяные пары.

5-горн - в нем скапливаются расплавленные чугун (внизу) и шлак (вверху), которые

периодически выпускаются через летки (нижнюю и верхнюю).

 

Кокс в кислороде воздуха сгорает с выделением большого количества тепла; образующийся углекислый газ (СО₂) реагирует при высоких температурах с коксом (С), давая угарный газ (СО). Последний является хорошим восстановителем и ступенчато превращает оксид железа (руду) в губчатое железо, которое, насыщаясь углеродом, плавится и стекает в горн в виде чугуна. В нижней части шахты и распаре температура настолько высокая, что происходит и прямое восстановление железа углеродом кокса.

 

С + О₂ СО₂ + Q СО₂ + С СО

 

 

+CO +CO +CO

Fe₂O₃ Fe₃O₄ FeO Fe

-CO₂ -CO₂ -CO₂

 

+С, температура

-СО

Кокс является источником тепла, опосредованным восстановителем, непосредственным восстановителем и науглераживающим компонентом. Так - как кокс является самой дорогой частью шихты и затраты на него составляют ~ 50% затрат по сырью, то экономия его - основная часть технологических мероприятий, связанных с подготовкой шихты и проведением доменного процесса.