1. железные руды для получения чугуна

Материалы для получения чугуна. Железные руды.

Материалами для получения чугуна служат железные руды, топливо и флюсы.

Рудой называют минеральные вещества, содержащие металлы или какие-либо другие полезные минералы, в таких количествах и соединениях, которые целесообразно и экономически выгодно добывать с промышленной целью на данном уровне развития техники.

Руды бывают металлические - железные, медные, цинковые, свинцовые, золотые и т. д.

Железными рудами называются природные соединения железа с кислородом и другими элементами. Присутствующие в руде в виде смеси с соединениями железа глина, известняки, кварц и другие вещества получили название пустой породы. Руду обогащают, т. е. отделяют возможно большую часть пустой породы путем дробления, промывания водным потоком, магнитного отделения, обжигания для удаления из руды влаги и другими приемами.

В обогащенном виде железная руда поступает в доменные печи, загружаемые чередующимися слоями руды, топлива и флюсов.

Пригодность железной руды к плавке определяется содержанием в ней железа, составом пустой породы и количеством вредных примесей (серы, фосфора, мышьяка и др.).

В производстве чугуна используют только те руды, в которых железа содержится не менее 30%. Из железных руд, имеющих особенно большое промышленное значение, можно назвать следующие: магнитный, красный и бурый железняки.

Магнитный железняк (магнезит) - это минерал черного цвета, представляющий собой магнитную окись железа, обладающий магнитными свойствами. Содержание железа в нем достигает 70-72% при очень небольшом количестве вредных примесей - серы и фосфора.

Магнитный железняк плотен и восстанавливается труднее, чем другие железные руды.

Главные месторождения магнитного железняка, содержащего железа до 62%, находятся на Урале в горах Благодатная, Высокая, Магнитная. На базе руды, добываемой из горы Магнитной, работает крупнейший в мире Магнитогорский металлургический комбинат.

Красный железняк (гематит) - минерал вишнево-красного цвета, содержащий в среднем до 60% железа в виде окиси его с пустой породой, обычно кремнистого характера. Это одна из лучших железных руд, так как в ней содержится небольшое количество вредных примесей (фосфора и серы), а кроме того, эта руда весьма удобна для производства чугуна, так как восстанавливается легче, чем магнитная.

Мощным месторождением красного железняка являются Криворожский бассейн, обеспечивающий своими рудами доменные печи Донбаса, и Курская магнитная аномалия.

Бурый железняк (лимонит) - минерал бурого цвета, содержит от 30 до 35% железа в виде водной окиси.

Залежи бурых железняков с содержанием железа до 32% находятся на Урале - это Бакальское и Алапаевское месторождения, на юге - Керченское. К другим месторождениям относятся: Липецкое, Халиловское, Тульское и др.

2. топливо, используемое в доменных печах

Топливо, используемое для доменной плавки, выполняет три основные функции:

• тепловую, являясь источником тепла при разогреве шихтовых материалов до высоких температур и обеспечивая интенсивное протекание химических реакций при плавлении чугуна и шлака;

• химическую, являясь основным химическим реагентом-восстановителем оксидов железа и других элементов;

• физическую, обеспечивая высокую газопроницаемость столба шихты.

Необходимо отметить, что физическая функция топлива предотвращает тяжелые расстройства хода доменной плавки. Поэтому топливо должно быть твердым, кусковым материалом, создающим высокую газопроницаемость в области высоких температур и обеспечивающим условия для противотока газа и расплавленных масс металла и шлака.

Для доменного процесса требуется прочное, неспекающееся твердое топливо. Оно занимает значительный объем доменной печи и большая его часть должна сохраниться твердой, кусковой и прочной до нижней части печи.

К топливу предъявляют следующие основные требования:

• высокая теплота сгорания и восстановительная способность в химических реакциях;

• достаточная прочность и термостойкость, чтобы не образовывалось много мелочи при нагреве топлива и прохождении его через печь;

• неспекаемость в условиях доменного процесса;

• достаточная чистота по содержанию вредных примесей – серы и фосфора.

Кроме того, твердое топливо должно содержать мало золы, особенно кремнезема и глинозема, требующих применения флюсов.

Топлива естественных видов не удовлетворяют этим требованиям. Поэтому для доменной плавки приходится специально изготовлять твердое топливо – древесный уголь, кокс.