опишите процессы происходящие в доменной печи
Процессы в доменной печи
Доменная печь представляет собой вертикальную шахтную печь, в которой при высоких температурах происходит восстановление железной руды до чугуна․ В ней происходит ряд сложных физико-химических процессов, которые можно разделить на несколько этапов⁚ подготовка шихты, загрузка шихты в печь, процессы в печи, выпуск чугуна․
Подготовка шихты
Подготовка шихты – это ключевой этап в процессе производства чугуна в доменной печи․ От качества шихты напрямую зависит эффективность работы печи, качество получаемого чугуна и уровень экологической безопасности․
В состав шихты входят⁚
- Железная руда – основной компонент шихты, содержащий железо в виде оксидов (Fe2O3, Fe3O4, FeO)․
- Кокс – твердое топливо, получаемое из каменного угля, служащее для восстановления железа и обеспечения теплового режима печи․
- Флюсы – материалы, вводимые в шихту для снижения температуры плавления шлака и улучшения его физических свойств․
- Добавки – материалы, вводимые в шихту для регулирования состава чугуна и шлака, могут включать в себя металлолом, окатыши, обогащенные руды, агломерат и др․
Подготовка шихты включает в себя несколько этапов⁚
- Дробление и измельчение – руда, кокс и флюсы измельчаются до определенного размера, чтобы обеспечить равномерное распределение материалов в печи и улучшить контакт между ними․
- Смешение – измельченные материалы смешиваются в определенных пропорциях, чтобы обеспечить оптимальный состав шихты для получения чугуна с заданными свойствами․
- Агломерация – мелкодисперсные рудные концентраты и обеззоленные угли агломерируют в крупные куски (агломерат) для увеличения прочности и улучшения проницаемости шихты․
- Окатышевание – мелкодисперсные рудные концентраты окатывают в шарики (окатыши) для увеличения прочности и улучшения проницаемости шихты․
Качество подготовки шихты влияет на многие важные параметры работы доменной печи, такие как температура в печи, скорость восстановления железа, состав чугуна и шлака, а также на выбросы в атмосферу․
Загрузка шихты в печь
Загрузка шихты в доменную печь – это процесс, который требует строгого контроля и определенной последовательности действий․ От правильной загрузки зависит равномерное распределение материалов в печи, а также эффективность восстановительных процессов и температурный режим․
Загрузка шихты в печь осуществляется с помощью специальных механизмов – шихтоподающих устройств․ Современные доменные печи оснащены автоматизированными системами загрузки, которые обеспечивают точное дозирование и равномерное распределение материалов в печи․
При загрузке шихты в печь применяется специальная технология, которая называется «колошниковой загрузкой»․ Эта технология позволяет обеспечить равномерное распределение материалов в печи и создать оптимальные условия для прохождения восстановительных процессов․
При колошниковой загрузке шихта поступает в печь через колошник – верхнюю часть печи․ Колошник оснащен специальными устройствами – колошниковыми воротами, которые позволяют регулировать поток шихты в печь․
При загрузке шихты в печь важно соблюдать определенный порядок загрузки материалов․ Обычно сначала загружается кокс, затем железная руда и флюсы․ Такой порядок загрузки позволяет создать оптимальные условия для прохождения восстановительных процессов и обеспечить равномерное распределение тепла в печи․
Процессы в печи
Внутри доменной печи происходит сложный комплекс физико-химических процессов, которые приводят к восстановлению железной руды до чугуна․ Эти процессы протекают при высоких температурах и давлении, и их можно разделить на несколько этапов⁚
Подсушка и нагрев шихты⁚ При поступлении в печь шихта подвергается подсушке и нагреву в верхней части печи․ В этой зоне температура постепенно повышается, и из шихты удаляется влага;
Разложение карбонатов⁚ При дальнейшем нагреве в шихте происходит разложение карбонатов, таких как известняк (CaCO3), с выделением углекислого газа (CO2)․
Восстановление оксидов железа⁚ В нижней части печи происходит восстановление оксидов железа (FeO, Fe2O3, Fe3O4) до металлического железа (Fe)․ Этот процесс протекает за счет взаимодействия оксидов железа с угарным газом (CO) и твердым углеродом (C)․
Плавка и образование чугуна⁚ При температуре выше 1500°С металлическое железо плавится и образует расплавленный чугун․ В чугун также переходят некоторые примеси, например, кремний, марганец, фосфор и сера․
Выход шлака⁚ Флюсы, введенные в шихту, взаимодействуют с пустой породой и образуют шлак․ Шлак плавится и отделяется от чугуна за счет разницы в плотности․
Все эти процессы протекают в тесной взаимосвязи друг с другом и определяются многими факторами, включая состав шихты, температуру, давление и скорость газового потока․
Выпуск чугуна
После завершения процесса плавки в доменной печи, расплавленный чугун и шлак собираются в нижней части печи, называемой «горном»․ Выпуск чугуна и шлака ⸺ это важный этап доменного процесса, который требует определенных навыков и осторожности․
Выпуск чугуна осуществляется через специальные отверстия в горне, называемые «чугунные ляды»․ Перед выпуском чугуна ляды закрываются и прогреваются, чтобы предотвратить застывание расплавленного металла․ Затем ляды открывают, и чугун стекает в чугунные ковши, которые потом транспортируются к месту дальнейшей переработки․
Выпуск шлака осуществляется через отдельное отверстие в горне, называемое «шлаковый ляд»․ Шлак также стекает в ковши, которые потом транспортируются к месту дальнейшей переработки или использования в качестве строительного материала․
Процесс выпуска чугуна и шлака должен быть строго контролируемым, чтобы предотвратить застывание расплавленного металла в горне и обеспечить бесперебойную работу доменной печи․
В современных доменных печах процесс выпуска чугуна и шлака автоматизирован и осуществляется с помощью специальных систем управления․
