характеристика технологического процесса доменной печи

Доменная печь – это вертикальный цилиндрический реактор, представляющий собой сложную технологическую систему, предназначенную для выплавки чугуна из железных руд. В ней происходит высокотемпературный процесс восстановления железа из руды с помощью кокса, который служит топливом и восстановителем.

Общая характеристика доменной печи

Доменная печь представляет собой вертикальный цилиндрический реактор, который является сердцем металлургического производства. Она состоит из нескольких основных частей⁚ горна, шахты, распара, летки, колошника и газоотводящих устройств. Горн ‒ это нижняя часть печи, где происходит выплавка чугуна. Шахта ⎻ это центральная часть печи, где происходит восстановление железа из руды; Распара ⎻ это переходная зона между шахтой и горном, где происходит разделение материалов на твердую и жидкую фазы. Летки ⎻ это отверстия в горне, через которые выводится жидкий чугун. Колошник ⎻ это верхняя часть печи, куда загружаются шихтовые материалы. Газоотводящие устройства ⎻ это система, которая отводит отходящие газы из печи.

Доменная печь работает непрерывно, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. В нее загружаются шихтовые материалы, которые состоят из железной руды, кокса, флюсов и других добавок. В процессе плавки шихтовые материалы постепенно опускаются вниз, где подвергаются воздействию высоких температур и восстановительной атмосферы. В результате этого процесса происходит восстановление железа из руды, а также выплавка чугуна, шлака и отходящих газов.

Стадии технологического процесса

Технологический процесс в доменной печи можно разделить на несколько основных стадий, каждая из которых характеризуется своими специфическими особенностями⁚

• Подготовка шихтовых материалов. На этой стадии происходит подготовка и дозировка шихтовых материалов⁚ железной руды, кокса, флюсов и других добавок. Руда дробят, измельчают и обогащают, чтобы увеличить содержание железа. Кокс обжигают, чтобы получить высококачественное топливо с необходимыми свойствами. Флюсы, такие как известняк или доломит, добавляют для удаления примесей из руды и образования шлака.
• Загрузка шихтовых материалов. Подготовленные шихтовые материалы загружаются в колошник доменной печи. Загрузка осуществляется послойно, с чередованием слоев руды, кокса и флюсов; Такая загрузка обеспечивает оптимальные условия для протекания технологического процесса.
• Прогрев шихтовых материалов. После загрузки шихтовых материалов они начинают постепенно опускаться вниз под действием собственного веса и давления вышележащих слоев. В процессе опускания материалы нагреваются горячими газами, которые отводятся из печи.
• Восстановление железа. В шахте печи происходит восстановление железа из руды. Кокс, сгорая, выделяет восстановительные газы, которые взаимодействуют с оксидами железа, переводя их в металлическое железо.
• Плавка чугуна. В горне печи достигаются высокие температуры, при которых жидкое железо и шлак собираются в нижней части печи.
• Отвод чугуна и шлака. Периодически жидкий чугун и шлак отводятся из печи через летки. Чугун направляется на дальнейшую обработку, а шлак используется в строительстве или сельском хозяйстве.
• Отвод отходящих газов. В процессе плавки образуются отходящие газы, которые содержат ценные компоненты, такие как углекислый газ, водород, метан и другие. Эти газы отводятся из печи и используются для получения электроэнергии или других целей.

Все эти стадии технологического процесса тесно связаны между собой и обеспечивают непрерывный цикл производства чугуна.

Основные материалы и их роль

Технологический процесс в доменной печи основан на использовании нескольких основных материалов, каждый из которых играет свою важную роль⁚

• Железная руда ⎻ это основной источник железа. В доменной печи используется руда, содержащая оксиды железа (Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO). В процессе плавки железо восстанавливается из руды до металлического состояния.
• Кокс ⎻ это твердое топливо, получаемое из каменного угля. Он служит основным источником тепла и восстановителем в доменной печи. Кокс горит, выделяя углерод, который взаимодействует с оксидами железа, восстанавливая их до металлического железа.
• Флюсы ‒ это материалы, добавляемые в шихту для регулирования состава шлака. Флюсы помогают снизить температуру плавления шлака, сделать его более жидким и облегчить его отвод из печи. В качестве флюсов используются известняк (CaCO₃), доломит (CaMg(CO₃)₂) и другие материалы.
• Воздух ‒ необходим для горения кокса и поддержания высокой температуры в печи. Воздух подается в горн печи через фурмы, расположенные в нижней части печи.

Соотношение и качество шихтовых материалов, а также режим работы печи влияют на состав и качество получаемого чугуна.