Описание технологического процесса доменного цеха

Доменный цех ⸺ это сердце металлургического завода‚ где происходит основная стадия производства чугуна. В доменной печи‚ представляющей собой гигантский вертикальный реактор‚ происходит плавка железной руды с использованием кокса и флюсов. Этот процесс‚ называемый доменным процессом‚ является сложным и непрерывным‚ требующим точного контроля и управления.

Подготовка шихтовых материалов

Подготовка шихтовых материалов ─ это первый и очень важный этап доменного процесса. Именно от качества и состава шихты зависит эффективность плавки и качество получаемого чугуна.

Основными шихтовыми материалами являются⁚

• Железная руда ─ источник железа. Она поступает в цех в виде кусков или окатышей. Перед загрузкой в доменную печь руду необходимо подготовить⁚ измельчить‚ обогатить (удалить пустую породу)‚ а иногда и подвергнуть агломерации (спеканию).
• Кокс ⸺ топливо‚ которое обеспечивает тепло для плавления руды и восстановления железа. Кокс получают из каменного угля путем коксования. Качество кокса (прочность‚ реакционная способность) имеет решающее значение для процесса плавки.
• Флюсы ─ вещества‚ которые понижают температуру плавления руды и шлака‚ а также регулируют состав шлака. В качестве флюсов используют известняк‚ доломит‚ кварцит.

Кроме этих основных материалов‚ в шихту могут добавляться⁚

• Огнеупоры ─ для защиты футеровки печи от разрушения.
• Металлолом ⸺ для повышения производительности печи и улучшения качества чугуна;
• Другие добавки ⸺ например‚ ферросплавы‚ для регулирования химического состава чугуна.

Подготовка шихтовых материалов осуществляется в специальных цехах⁚

• Рудоподготовительный цех ─ здесь руду измельчают‚ обогащают‚ агломерируют.
• Коксовый цех ─ здесь получают кокс из каменного угля.
• Флюсовый цех ─ здесь флюсы измельчают и готовят к загрузке в печь.

Все эти материалы‚ после подготовки‚ складируются в специальных бункерах‚ откуда подаются на загрузку в доменную печь.

Загрузка шихты в доменную печь

Загрузка шихты в доменную печь ⸺ это следующий этап‚ который требует точности и слаженной работы.

Процесс загрузки шихты осуществляется поэтапно⁚

1. Подготовка шихты⁚
   • Из бункеров‚ где хранятся подготовленные шихтовые материалы‚ руда‚ кокс и флюс подаются на специальные весы.
   • На весах шихтовые материалы взвешиваются в строго определенных пропорциях‚ которые задаются технологическим режимом плавки.
   • Взвешенная шихта направляется на специальные ленточные конвейеры‚ которые перемещают ее к загрузочному устройству доменной печи.
2. Загрузка шихты в печь⁚
   • Загрузка шихты в доменную печь происходит через колошник ⸺ верхнюю часть печи.
   • В колошнике установлены загрузочные устройства‚ которые называются «колошниковые аппараты».
   • Эти аппараты обеспечивают равномерное распределение шихты по всему сечению печи‚ что очень важно для равномерности процесса плавки.
   • Для обеспечения равномерной загрузки и предотвращения «провала» шихты в печь применяется специальный метод загрузки‚ называемый «шахматным».
   • При шахматной загрузке кокс‚ руда и флюс укладываются слоями‚ что обеспечивает прохождение газов через шихту и равномерное прогревание материалов.

Загрузка шихты в доменную печь ─ это непрерывный процесс‚ который осуществляется в течение всего времени плавки.

Современные доменные печи оснащены автоматизированными системами загрузки‚ которые обеспечивают точность и безопасность процесса.

Процесс плавки

Процесс плавки в доменной печи ─ это ключевой этап производства чугуна‚ где происходит сложная химическая и физическая трансформация шихтовых материалов.

Давайте разберемся‚ что происходит внутри доменной печи⁚

1. Спуск шихты⁚
   • Под воздействием собственного веса и давления верхних слоев шихта постепенно опускается вниз по печи.
   • По мере спуска шихта прогревается горячими газами‚ которые поднимаются снизу вверх по печи.
   • Этот процесс начинается с прогрева шихты до температуры воспламенения кокса‚ что приводит к выделению горючих газов.
2. Горячий дутье⁚
   • В нижней части печи в горн подается горячий воздух ─ дутье.
   • Дутье обеспечивает необходимую температуру для плавки и восстановления железа из руды.
   • Горячий воздух реагирует с коксом‚ вызывая его горение и выделение тепла.
3. Восстановление железа⁚
   • При высокой температуре в печи происходит восстановление железа из руды.
   • Оксиды железа в руде взаимодействуют с угарным газом‚ образующимся при сгорании кокса‚ и превращаются в металлическое железо.
   • Процесс восстановления происходит поэтапно‚ и в разных зонах печи образуются разные формы железа.
4. Образование чугуна⁚
   • В нижней части печи расплавленное железо собирается в специальном пространстве‚ называемом «чугунная ванна».
   • В чугунной ванне к железу присоединяются углерод‚ кремний‚ марганец и другие элементы‚ образуя чугун.
   • Состав чугуна зависит от состава шихты‚ режима плавки и других факторов.

Процесс плавки в доменной печи ─ это сложный и динамичный процесс‚ который требует постоянного контроля и регулирования. Современные доменные печи оснащены автоматизированными системами управления‚ которые позволяют оптимизировать процесс плавки и получать чугун с заданными свойствами.

Выпуск чугуна и шлака

После завершения процесса плавки в доменной печи наступает этап выпуска чугуна и шлака ─ ценных продуктов‚ полученных в результате сложного химического и физического процесса.

Давайте рассмотрим‚ как происходит этот этап⁚

1. Выпуск чугуна⁚
   • Чугун‚ расплавленный и насыщенный углеродом и другими элементами‚ собирается в чугунной ванне в нижней части доменной печи.
   • Для выпуска чугуна используют специальные отверстия ⸺ чугунные ляды.
   • Перед выпуском чугуна из ванны отводят шлак‚ чтобы он не попал в чугунные ковши.
   • Чугун выпускают в чугунные ковши‚ которые потом транспортируют к месту дальнейшей переработки.
   • Современные доменные печи часто оснащены автоматизированными системами выпуска чугуна‚ что позволяет ускорить процесс и улучшить его безопасность.
2. Выпуск шлака⁚
   • Шлак ─ это отходы доменного процесса‚ представляющие собой расплавленный силикат‚ образующийся в результате взаимодействия флюсов с пустой породой руды.
   • Шлак легче чугуна и плавает на его поверхности в чугунной ванне.
   • Для выпуска шлака используют отдельные отверстия ─ шлаковые ляды.
   • Шлак выпускают в шлаковые ковши‚ которые потом транспортируют к месту дальнейшей переработки.
   • Шлак является ценным вторичным сырьем и используется в строительстве‚ производстве цемента и других отраслях промышленности.

Процесс выпуска чугуна и шлака требует точности и координации действий. Важно обеспечить правильное отведение шлака‚ чтобы он не попал в чугун‚ а также контролировать температуру и состав выпускаемых продуктов. Современные доменные печи оснащены системами контроля и управления‚ которые позволяют оптимизировать процесс и получать высококачественный чугун и шлак.

Очистка и переработка побочных продуктов

Доменный процесс‚ несмотря на свою эффективность‚ неизбежно сопровождается образованием побочных продуктов‚ которые требуют дальнейшей обработки и переработки. Эти продукты‚ хотя и не являются конечными продуктами производства‚ могут быть ценными ресурсами‚ если их использовать разумно.

Рассмотрим основные виды побочных продуктов доменного производства и способы их переработки⁚

1. Доменный газ⁚
   • Доменный газ ⸺ это смесь газов‚ образующаяся в результате сжигания кокса в доменной печи.
   • Он содержит углекислый газ‚ угарный газ‚ водород‚ метан и другие компоненты.
   • Доменный газ является ценным топливом и используется для подогрева воздуха‚ подающегося в доменную печь‚ а также для производства электроэнергии.
   • Современные доменные печи оснащены системами очистки доменного газа от пыли и вредных веществ‚ что позволяет использовать его более эффективно и безопасно.
2. Шлак⁚
   • Шлак‚ как уже отмечалось‚ является ценным вторичным сырьем.
   • Он используется в строительстве в качестве добавки к бетону‚ для производства цемента‚ в дорожном строительстве и других отраслях.
   • Шлак также может использоваться в сельском хозяйстве в качестве удобрения.
   • Современные технологии позволяют перерабатывать шлак более эффективно‚ получая из него новые материалы с улучшенными свойствами.
3. Пыль⁚
   • Пыль образуется в результате переработки руды и кокса.
   • Она содержит мелкие частицы железа‚ силиката‚ углерода и других веществ.
   • Пыль отфильтровывают из доменного газа и перерабатывают в специальных установках.
   • Переработанная пыль может использоваться в качестве добавки к шихте или в других отраслях промышленности.

Очистка и переработка побочных продуктов доменного производства ─ это важный этап‚ позволяющий повысить экологичность и экономическую эффективность производства. Современные технологии позволяют минимизировать выбросы в атмосферу‚ утилизировать отходы и получать из них ценные ресурсы.