Доменной печи
Процессы, протекающие в доменной печи, сложны и многообразны. Восстановление железа из его оксидов протекает в несколько стадий:
Fе2О3 → Fе3О4 → FеО → Fе.
Горение топлива происходит с образованием оксида углерода СО, который является основным восстановителем железа. Часть руды восстанавливается с помощью водорода и твердого углерода. Восстановленное железо находится в твердом состоянии в виде пористой губчатой массы, которая, опускаясь вниз, поглощает углерод, превращаясь в чугун.
Шлакообразование начинается при прохождении шихты через распар после окончания восстановления железа при температуре 1400—1500°С. Образовавшийся шлак стекает в горн и располагается на поверхности чугуна.
В доменных печах получают литейный (серый) чугун, передельный (белый) чугун и ферросплавы (ферросилиций, ферромарганец, феррохром и др.). Последние используют в качестве специальных присадок при производстве стали и выплавке чугуна. Кроме того, из доменных печей выходит шлак и колошниковый газ.
Колошниковый (доменный) газ представляет собой продукт неполного сгорания углерода и в дальнейшем используется как топливо на металлургических заводах.
Важнейшей характеристикой доменной печи является ее полезный объем. Основным технико-экономическим показателем доменной печи служит коэффициент использования полезного объема (КИПО), т. е. полезный объем печи, приходящийся на 1 т выплавляемого в сутки чугуна. Чем меньше значение КИПО, тем лучше работает печь.
1.1.3 Прямое получение железа из руд. Существует более экономичный способ получения железа из руды, без использования дорогостоящего кокса. Этим способом в зависимости от температуры конечный продукт может быть получен в виде губчатого железа, крицы или в жидком виде. Крица — твердая губчатая масса железа с низким содержанием углерода, фосфора, серы и кремния. Губчатое железо, или железная губка, — пористый кусковой или пылевидный продукт, представляющий собой железо с растворенным в нем углеродом и неметаллическими примесями пустой породы руды.
Железная
губка производится в шахтных печах
(рисунок
1.2)
высотой 10
– 14 м,
диаметром 3—3,5
м,
производительностью 1000
–
1500
т
металла в сутки. Из скипа
3
через загрузочное устройство обогащенная
и окомкованная руда (окисленные окатыши)
поступает в шахту печи. Шахта делится
на зону восстановления и зону охлаждения.
В зоне восстановления окатыши омываются
потоком газа, содержащего оксид углерода
и водород (Восстановительный газ
температурой около 1000°С
получают путем неполного сжигания
природного газа метана в специальном
реакторе.). В результате железо
восстанавливается как при доменном
процессе, т. е. в окатышах образуется
железо в виде губки, получаются
металлизированные
окатыши.
Ниже, в зоне охлаждения, окатыши проходят через оборотный газ, который нагнетается компрессором 1, охлаждается и очищается в скруббере 2.
Окатыши через затвор периоди-чески выпускаются из шахты, проходят грохот 4 и по транспортёру отводятся от печи.
1 — компрессор; 2 — скруббер; 3 — скип; 4 — грохот
Рисунок 1.2 Схема прямого получения губчатого железа