2. Доменне виробництво чавунів

Чавуни виплавляють у доменних печах. Сутністю технології виробництва чавуну є виведення із залізних руд сторонніх домішок і насичення заліза вуглецем.

Сировиною для отримання чавуну є залізні руди, металодобавки (чавунний брухт, брак чавунного лиття), паливо та флюси.

Для підвищення ефективності доменного процесу, зменшення витрат палива і забезпечення якості чавуну, потрібно, щоб руда містила не менше 55 % заліза, мінімум породи і шкідливих домішок (S та Р), а також мала певні розміри. Цих вимог досягають за допомогою виконання таких технологічних операцій по підготовці шихтових компонентів до плавки:

• подрібнення — великі шматки роздрібнюють до оптимальних розмірів і фракційного складу;

• збагачення — ручне і гравітаційне сортування, відокремлення домішкових складових з використанням ефектів різної їх намагнічуваності чи змочуваності (флотація);

• гранулювання — утворення грудок злипанням зволожених водою подрібненої руди, пилу, малих кількостей глини або вапняку з подальшим їх висушенням і спіканням;

• агломерація — спікання дрібних та порошкових речовин в агломерати, тобто грудки оптимального розміру.

Для отримання чавуну використовують такі, найпоширеніші залізні руди:

• червоний залізняк (гематит) містить 55—60 % заліза у складі оксиду заліза Fe₂0₃;

• магнітний залізняк (магнетит) містить 45—72 % заліза у складі оксиду заліза Fe₃0₄;

• бурий залізняк (лимоніт) містить 30—55 % заліза у складі водного оксиду заліза Fe₂0₃ · nH₂0;

• шпатовий залізняк (сидеріт, або болотна руда) містить 25—40 % заліза у складі карбонату заліза FeC0₃;

• залізисті кварцити містять 30—40 % заліза у складі оксидів Fe₂0₃ і Fe₃0₄.

При виплавленні доменних феросплавів (ферохрому, феросиліцію, феротитану та ін), які використовують для розкислення (вилучення кисню) і легування сталей, застосовуються марганцеві руди, які містять 15—55 % Μn. Марганець знаходиться в рудах у вигляді оксидів.

У доменному виробництві як паливо використовують кокс, природний газ, доменний газ, деревне вугілля, а останнім часом — подрібнене вугілля.

Найбільше використовують кам'яновугільний кокс, у складі якого є шлаки (10—13 %) та сірка (0,5—2 %).

Найякісніший чавун отримують з використанням природного газу, оскільки газ не містить шкідливих домішок і після згорання не залишає твердих решток (як вугілля чи кокс).

Доменний газ — побічна продукція доменного процесу. Після очищення від пилу, домішок та сполук сірки його використовують для нагріву печі.

Деревне вугілля використовують в наш час у незначній кількості. Дає змогу отримувати якісний, але дорогий чавун.

Як флюси в доменному процесі використовують карбонатні мінерали вапняк або доломіт, які сприяють виведенню кремнезему (Si0₂) — найбільш поширеного в залізних рудах, а також шлаків — сплавлених рештків породи, золи, палива та інших шкідливих домішок.

Останнім часом у шихті замість руди і вапняку використовують офлюсований агломерат, виготовлений спіканням порошкової зволоженої маси, що складається з руди, коксу та вапняку. Використання офлюсованого агломерату зменшує витрати коксу та вапняку і покращує техніко-економічні показники доменного виробництва.