1. Исходные материалы для выплавки чугуна в доменной печи. Подготовка исходных материалов к плавке.

Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо, флюсы.

Железные руды

В них железо находится в соединении с кислородом Fe2O3, Fe3O4, FeO. Железа в этих рудах 50% и ниже – 30%. Обогатительная фабрика – концентрат (60%).

Топливо

Топливом служит кокс, позволяющий получать необходимую температуру и создавать условия для восстановления железа из руды. В целях экономии часть кокса заменяют природным газом, мазутом, пылевидным топливом.

Флюс

Флюсом при выплавке чугуна является известняк CaCO3 илидоломитизированный известняк, содержащий CaCO3 и MgCO3, так как в шлаки должно входить достаточное определенное кол-во основных оксидов(CaO, MgO).

Подготовка к выплавке

Необходима для повышения производительности доменной печи, снижения расхода кокса и улучшения качества чугуна. Цель подготовки – увеличение содержания железа в шихте и уменьшения в ней вредных примесей – серы, фосфора, повышения ее однородности по кусковатости и хим. составу.

Дробление и сортировка

Служат для получения кусков оптимальной для плавки величины. Дробление производится на щековых или конусных дробилках или на шаровых мельницах.

Обогащение руды

Реализация физических свойств минералов, входящих в ее состав: плотностей составляющих, магнитных, физико-химических свойств минералов.

Промывка водой отделяет плотные составляющие руды от пустой породы (песка, глины).

Гравитация (отсадка) – отделение руды от пустой породу при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита, в котором лежит руда.

Окусковывание проводят для переработки концентратов, полученных после обогащения, в кусковые материалы необходимых размеров. Есть два способа кускования: окатывание и агломерация.

2) Устройство доменной печи и ее основные свойства.

Рабочее пространство печи включает колошник, шахту, распар, заплечики, горн и лещадь. Полезный объем печи – объем, занимаемый шихтой от лещади до нижней кромки большого конуса засыпного аппарата. Современные печи имеют полезный объем 2000м3…5000м3. Полезная высота печи – 35м. Через колошник осуществляется подачи шихты в печь. В верхней части горна находятся фурменные устройства через которые поступает нагретый воздух, необходимый для горения топлива.

3). Физико – химические процессы доменной плавки.

Разделяют на:

Горение топлива, разложение компонентов шихты, восстановление железа, науглероживание железа, восстановление марганца, кремния и фосфора; шлакообразования.

Горение топлива

Вблизи фурм углерод кокса, взаимодействуя с кислородом воздуха,сгорает. Образуется газовый поток состоящий из СО, СО₂, N₂, H₂, CH₄ и др. температура в печи выше уровня фурм достигает 2000°С.

Восстановление железа

Известняк флюса диссоциирует по реакции CaCO₃ = CaO + CO₂. В результате взаимодействия оксидов железа с оксидом углерода и твердым углеродом кокса, происходит восстановление железа. Окись идет в несколько стадий Fe₂O₃Fe₃O₄FeOFe. Заканчивается при 1100…1200°С.

Науглероживание железа

Происходит при взаимодействии с оксидом углерода, коксом, сжатым углеродом. Это приводит к образованию жидкого расплава, который каплями стекает в горн. Капли протекая по кускам кокса насыщаются углеродом(4% и более), марганцем, кремнием и фосфором.

Марганец

MnO₂Mn₂O₃Mn₄O₃MnO (восстановление марганца). Проходит при температуре 1100 С.

Кремний

Содержится в руде в виде SiO₂, частично восстанавливается твердым углеродом и растворяется в железе. Другая его часть переходит в шлак. Восстанавливается при температуре не ниже 1450 С

Фосфор

Содержится в руде в виде соединений (FeO)₃ * P₂O₅ и (CaO)₃ * P₂O₅. При температурах выше 1000 С фофат железа восстанавливается оксидом углерода и твердым углеродом с образованием фосфида железа. При температурах выше 1300 С фосфор восстанавливается из фосфата кальция.

Образование шлака

Шлакообразование происходит в распаре после окончания процессов восстановления железа путем сплавления флюсов, добавляемых в печь для обеспечения жидкотекучести при температуре 1400…1500°С. Основные составляющие шлака: оксиды кремния(30…45%), оксиды кальция(40…50%), оксид алюминия(10…25%) и другие компоненты.

4). Продукты доменного производства:

Основные виды чугуна, выплавляемого в доменных печах:

передельный чугун, используемый для производства стали в сталеплавильных агрегатах;

литейный, идущий для фассонных отливок;

Побочные продукты доменного производства:

доменный газ после очистки используется для нагрева воздуха, вдуваемого в доменную печь;

доменный шлак находит применение главным образом в промышленности строительных материалов;

Оценка эффективности работы доменной печи:

Коэффициент полезного объема печи (КИПО)=отношению полезного объема доменной печи (V) к ее среднесуточной производительности (Р).

КИПО=V/P

Мероприятия по повышению эффективности работы доменной печи: хз