1.3.1 Рух матеріалів і газів у доменній печі

В доменній печі завантажувані шихтові матеріали в результаті протікання фізичних і фізико-хімічних процесів поступово перетворюються на чавун, шлак і доменний газ. Задача доменного процесу полягає в повному відновленні оксидів заліза, що забезпечується безперервним стрічним рухом шихти (вниз) і газів (вгору) і взаємодією. Тривалість перебування матеріалів в доменній печі складає 6-8 годин. Гази, що створюється при згоряні коксу у фурм, рухаються вгору з великою швидкістю назустріч твердим матеріалам по всьому перетину печі, причому тривалість їх перебування в доменній печі складає 2-5 с. За цей час газ нагріває шихтові матеріали і відновлює оксиди металів. Високі показники плавки можуть бути досягнуті тільки при певному розподілі газового потоку по перетину печі. При цьому велике значення має газопроникність стовпа матеріалів, їх розподіл під час завантаження на колошнику і перерозподіл при русі в доменній печі. Для того, щоб забезпечити необхідний розподіл шихти на колошнику, при якому досягається оптимальний газовий потік по перетину печі, вживають різні заходи. Опускання шихти в доменній печі відбувається завдяки згорянню коксу, ущільненню матеріалів і утворенню рідких продуктів, займаючих менший об'єм. Оскільки основна кількість коксу згоряє у фурменій області на відстані 1,5-1,8 м від стін печі, то і швидкість опускання шихти біля стін печі вище, ніж по осі. Швидкість опускання матеріалів біля стін печі складає 90-140, а в центрі печі 70-120 мм/хв.

Найбільш широко в порівнянні з іншими методами дії на розподіл матеріалів і газів у печі використовується зміна порядку завантаження коксу й агломерату.

Про рівномірність розподілу газового потоку звичайно судять по температурі і складу газу на колошнику печі.

Література: [1, с. 114-І33; 2, с. 266-280; 3, с. 87-91]

Питання для самоконтролю засвоєння матеріалу:

1. З яких основних частин складається доменна піч?

2. Яким чином шихтові матеріали поступають у доменну піч? Що входить в їхній склад?

3. Охарактеризуйте рух шихтових матеріалів і газів у печі.

4. Як відбувається завантаження шихти і розподіл матеріалів на колошнику?

5. Як контролюється розподіл газового потоку по радіусу колошника доменної печі?

1.3.2 Нагрів шихти, видалення вологи і розкладання вуглекислих сполук

В процесі нагрівання матеріалів, які опускаються в доменній печі, з них видаляється волога, відбувається розкладання карбонатів, а оксиди заліза під дією відновних газів СО, Н₂ і твердого вуглецю коксу поступово перетворюються на залізо по схемі:

Fe₂O₃  Fe₃O₄  FeO  Fe.

Багато компонентів доменної шихти містять карбонати. Відомо вживаний в якості флюсу, на 96-98 % складається з кальциту СаСО₃. В якості флюсу застосовується також доломітизований вапняк, який складається майже виключно з СаМg(СO₃)₂. Карбонати кальцію, магнію, марганцю і заліза іноді входять у склад залізняку, а останні два є основними компонентами деяких типів марганцевих (карбонатних) і залізних (шпатові залізняки) руд.

При нагріві карбонати розкладаються з виділенням оксиду металу і оксиду вуглецю, що в загальному вигляді можна представити рівнянням:

МеСО₃  МеО + СО₂ – Q

Розкладання карбонатів супроводиться поглинанням великої кількості теплоти.

Література: [1, с. 133-138; 2, с.152-155; 3, с. 91-93]