конструкция доменной печи и описание технологического процесса

Конструкция доменной печи

Доменная печь представляет собой вертикальную шахтную печь, состоящую из нескольких основных элементов⁚ горна, шахты, расширения, колошника, газоотводящих устройств и фундамента. Она является основным оборудованием в черной металлургии и предназначена для восстановления железной руды до чугуна.

Основные элементы конструкции

Доменная печь состоит из нескольких основных элементов, каждый из которых выполняет свою функцию в процессе выплавки чугуна.

• Горн ⎻ нижняя часть печи, где происходит плавка и накопление чугуна и шлака; Он имеет форму перевернутого конуса и оснащен отверстиями для выпуска чугуна и шлака.
• Шахта — центральная часть печи, в которой происходит восстановление железной руды до железа. Она имеет коническую форму, сужающуюся к верху.
• Расширение ⎻ переходная зона между шахтой и колошником. В ней происходит подготовка шихтовых материалов к дальнейшей обработке.
• Колошник — верхняя часть печи, куда загружается шихта. Он имеет форму конуса и оснащен загрузочными устройствами.
• Газоотводящие устройства — система каналов и трубопроводов, по которым отводятся газы, образующиеся в процессе плавки.
• Фундамент ⎻ нижняя часть печи, которая обеспечивает ее устойчивость и передает нагрузку на грунт.

Все эти элементы взаимосвязаны и работают в комплексе, обеспечивая эффективный процесс плавки чугуна.

Функции элементов доменной печи

Каждый элемент доменной печи играет важную роль в процессе выплавки чугуна.

• Горн ⎻ является «сердцем» доменной печи, где происходит накопление расплавленного чугуна и шлака. Он оснащен отверстиями для выпуска чугуна и шлака, что позволяет извлекать готовый продукт.
• Шахта — служит для восстановления железной руды до железа. В ней происходит взаимодействие шихтовых материалов с восстановительными газами, образующимися в печи.
• Расширение ⎻ обеспечивает плавный переход от шахты к колошнику и способствует равномерному распределению шихтовых материалов в печи.
• Колошник — является «входом» в доменную печь. Через него загружается шихта, которая затем опускается в печь и проходит все стадии плавки.
• Газоотводящие устройства — собирают и отводят газы, образующиеся в процессе плавки. Эти газы содержат ценные компоненты, которые могут быть использованы в других производственных процессах.
• Фундамент ⎻ обеспечивает устойчивость доменной печи и передает нагрузку от печи на грунт. Он должен быть достаточно прочным и устойчивым, чтобы выдерживать значительные нагрузки.

Совместная работа всех элементов доменной печи обеспечивает эффективный процесс плавки чугуна и получение качественного продукта.

Технологический процесс в доменной печи

Технологический процесс в доменной печи представляет собой сложный цикл, включающий в себя подготовку шихтовых материалов, их загрузку в печь, прохождение через зоны печи и получение конечного продукта ⎻ чугуна.

Подготовка шихтовых материалов

Подготовка шихтовых материалов – это важный этап технологического процесса в доменной печи, от которого зависит качество получаемого чугуна. В качестве шихтовых материалов используются железная руда, кокс, флюсы и добавки.

Железная руда – основной компонент шихты, содержит оксиды железа, которые в процессе плавки восстанавливаются до металлического железа. Руду перед загрузкой в печь подвергают дробление и обогащение, чтобы увеличить содержание железа и уменьшить количество пустой породы.

Кокс – топливо и восстановитель в доменной печи. Он содержит углерод, который вступает в реакцию с оксидами железа, восстанавливая их до металлического железа. Кокс также обеспечивает необходимую температуру плавки и создает проницаемую структуру шихты.

Флюсы – вещества, которые вводятся в шихту для снижения температуры плавления пустой породы и образования шлака. В качестве флюсов используют известняк, доломит и другие минералы.

Добавки – вещества, которые вводятся в шихту для регулирования состава чугуна и улучшения технологического процесса. В качестве добавок используют марганец, кремний, фосфор и другие элементы.

Все шихтовые материалы перед загрузкой в печь подвергаются тщательной подготовке, чтобы обеспечить равномерную загрузку и стабильность технологического процесса.

Процессы в доменной печи

В доменной печи происходит сложный комплекс физико-химических процессов, которые приводят к получению чугуна. Основные процессы, протекающие в печи, можно разделить на несколько этапов⁚

Подготовка шихтовых материалов⁚ В верхней части печи происходит нагрев и подготовка шихтовых материалов к дальнейшим процессам. Кокс, руда и флюсы поступают в печь через колошник и опускаются вниз по мере заполнения печи.

Восстановление железа⁚ В нижней части печи при высокой температуре происходит восстановление железа из оксидов железа, содержащихся в руде. Кокс выступает в роли восстановителя и топлива, обеспечивая необходимую температуру для протекания реакций.

Образование шлака⁚ Флюсы вступают в реакцию с пустой породой руды, образуя шлак. Шлак плавится при более низкой температуре, чем чугун, и выводится из печи через шлаковый отвод.

Плавка чугуна⁚ Восстановленное железо плавится и стекает в горн печи, где образуется жидкий чугун. Чугун собирается в горне и выводится из печи через чугунный отвод.

Отвод газов⁚ В процессе плавки образуються газы, которые выводятся из печи через газоотводящие устройства. Эти газы содержат угарный газ, водород, азот и другие компоненты.

Все эти процессы протекают в доменной печи в строго определенном порядке и взаимосвязаны друг с другом.