Процессы в доменной печи

В доменной печи протекают сложные физико-химические процессы‚ которые направлены на получение чугуна из железной руды. Эти процессы включают в себя плавку‚ восстановление‚ горение‚ а также образование шлака.

Подготовка шихты

Подготовка шихты – это первый и крайне важный этап в процессе производства чугуна в доменной печи. Качество и состав шихты напрямую влияют на характеристики получаемого чугуна‚ а также на эффективность работы печи в целом.

Основными компонентами шихты являются⁚

• Железная руда⁚ Основной источник железа. Она содержит оксиды железа‚ которые в процессе плавки восстанавливаются до металлического железа.
• Кокс⁚ Топливо‚ которое обеспечивает тепло для плавки и восстановления железа. Кокс также является восстановителем‚ так как при горении выделяет монооксид углерода (CO)‚ который восстанавливает оксиды железа.
• Флюсы⁚ Вспомогательные материалы‚ которые добавляются в шихту для снижения температуры плавления руды и образования шлака. Флюсы помогают удалять из руды примеси‚ такие как кремнезем (SiO₂)‚ глинозем (Al₂O₃) и др.
• Металлолом⁚ Используется для обогащения шихты железом‚ что позволяет снизить расход руды и повысить производительность печи.

Подготовка шихты включает в себя несколько этапов⁚

1. Дробление и измельчение⁚ Железная руда‚ кокс и флюсы измельчаются до определенного размера‚ чтобы обеспечить равномерное распределение в печи и ускорить процесс плавки.
2. Смешивание⁚ Измельченные компоненты шихты смешиваются в определенном соотношении‚ которое зависит от состава руды‚ флюсов и требуемых свойств чугуна.
3. Агломерация⁚ Этот этап применяется для руды с низким содержанием железа. Измельченную руду смешивают с коксом и флюсами‚ а затем спекают в специальных печах‚ чтобы получить более крупные куски агломерата с более высоким содержанием железа.
4. Окомкование⁚ Процесс‚ который позволяет получить измельченную руду в виде окатышей‚ что повышает ее прочность и улучшает газопроницаемость шихты в печи.

Правильная подготовка шихты – это залог успешного процесса плавки в доменной печи. Хорошо подготовленная шихта обеспечивает равномерное распределение тепла и восстановителей‚ способствует образованию качественного чугуна и шлака‚ а также повышает эффективность работы печи в целом.

Загрузка шихты в печь

Загрузка шихты в доменную печь – это следующий этап после ее подготовки. Этот процесс требует точности и координации‚ так как от него зависит равномерное распределение шихты в печи‚ что в свою очередь влияет на эффективность плавки и качество получаемого чугуна.

Загрузка шихты осуществляется с помощью специальных механизмов – шихтовых колошников. Современные доменные печи обычно оборудованы двумя колошниками⁚

• Большой колошник⁚ Расположен на верхней площадке печи и предназначен для загрузки крупных кусков шихты‚ таких как агломерат или окатыши.
• Малый колошник⁚ Расположен ниже большого колошника и используется для загрузки мелкозернистых материалов‚ таких как кокс и флюсы.

Процесс загрузки шихты в печь происходит следующим образом⁚

1. Подготовка к загрузке⁚ Перед началом загрузки шихты необходимо убедиться‚ что колошники исправны‚ а также проверить уровень шихты в печи.
2. Загрузка шихты⁚ С помощью колошников шихта подается в печь. Для обеспечения равномерного распределения шихты в печи‚ ее загрузка осуществляется по определенной схеме‚ которая называется «шихтовым порядком».
3. Контроль загрузки⁚ В процессе загрузки шихты ведется постоянный контроль за уровнем шихты в печи‚ а также за температурой и давлением в газовых каналах.

Правильная загрузка шихты в печь – это важный фактор‚ влияющий на стабильность процесса плавки. Неравномерное распределение шихты может привести к образованию «пробок» в печи‚ что затруднит прохождение газов и снизит эффективность плавки.

Процессы горения и восстановления

В доменной печи происходят два ключевых процесса‚ тесно взаимосвязанных друг с другом⁚ горение кокса и восстановление железа из руды. Именно они являются движущей силой всего процесса плавки.

Процесс горения кокса начинается в нижней части печи‚ где воздух‚ подаваемый через фурмы‚ вступает в контакт с коксом. В результате горения кокса выделяется тепло‚ которое нагревает шихту и создает восстановительную атмосферу в печи.

Процесс восстановления железа начинается в верхней части печи‚ где оксиды железа‚ содержащиеся в руде‚ вступают в контакт с восстановительными газами‚ образующимися при горении кокса. Восстановительные газы‚ такие как окись углерода (CO) и водород (H2)‚ реагируют с оксидами железа‚ отнимая у них кислород и превращая их в металлическое железо.

Процесс восстановления железа происходит постепенно‚ по мере того как шихта опускается вниз по печи. В верхней части печи‚ где температура еще невысока‚ происходит восстановление оксидов железа до закиси железа (FeO). По мере опускания шихты вниз‚ температура повышается‚ и закись железа постепенно восстанавливается до металлического железа.

Взаимосвязь процессов горения и восстановления⁚

Процессы горения кокса и восстановления железа тесно взаимосвязаны. Горение кокса обеспечивает тепло‚ необходимое для восстановления железа‚ а восстановление железа‚ в свою очередь‚ потребляет тепло‚ выделяемое при горении кокса.

Основные этапы восстановления железа⁚

1. Восстановление оксидов железа до закиси железа (FeO)⁚ Происходит в верхней части печи‚ где температура еще невысока.
2. Восстановление закиси железа до металлического железа (Fe)⁚ Происходит в нижней части печи‚ где температура очень высока.

В результате этих процессов в нижней части печи образуется жидкое металлическое железо‚ которое собирается в печи и затем выводится в чугуновозные ковшы.

Выпуск чугуна и шлака

После завершения процесса плавки в доменной печи образуются два основных продукта⁚ жидкий чугун и шлак. Чугун‚ представляющий собой сплав железа с углеродом и другими элементами‚ собирается в нижней части печи‚ образуя чугунную ванну. Шлак‚ представляющий собой расплавленный отход‚ собирается в верхней части чугунной ванны‚ образуя шлаковый слой.

Выпуск чугуна⁚

Чугун из печи выводится через специальные желоба‚ называемые чугунными желобами. Процесс выпуска чугуна осуществляется периодически‚ обычно 3-4 раза в сутки. Выпущенный чугун направляется в чугуновозные ковшы‚ из которых затем разливается в формы для получения чугунных изделий или отправляется на дальнейшую переработку.

Выпуск шлака⁚

Шлак из печи выводиться через специальные желоба‚ называемые шлаковыми желобами. Процесс выпуска шлака осуществляется непрерывно‚ по мере его образования в печи. Выпущенный шлак направляется в шлаковые бункеры‚ где он охлаждается и твердеет.

Важность шлака⁚

Шлак играет важную роль в процессе плавки. Он служит для удаления из печи нежелательных примесей‚ таких как кремний‚ фосфор‚ сера‚ а также для регулирования состава чугуна. Шлак также защищает чугун от окисления и способствует его плавности.

Применение шлака⁚

Шлак‚ полученный в доменной печи‚ является ценным вторичным сырьем. Он широко используется в строительстве‚ дорожном строительстве‚ производстве цемента‚ а также в качестве удобрения.

Особенности процесса выпуска чугуна и шлака⁚

Процесс выпуска чугуна и шлака является важным этапом плавки. Он требует определенных навыков и опыта от рабочих‚ отвечающих за его проведение. От правильности выполнения процесса выпуска зависит качество полученного чугуна и шлака.