5 Механизм горения кокса в доменной печи

Кокс, сгорающий в зоне фурм, развивает температуру до 1800 - 2000 0С. Диоксид углерода, образующийся при горении кокса, поднимается ввысь по шахте доменной печи и встречается с опускающимися сверху кусочками кокса. Выше 850 - 1000 °С активно проходит реакция взаимодействия углерода кокса с диоксидом углерода, в итоге которой появляется оксид углерода.

Он то и является восстановителем оксидов железа (рудной части) до железного железа. В итоге значимая часть оксида углерода окисляется до диоксида: чем лучше работает домна, тем меньше в отходящих газах содержится оксида углерода.

Образующиеся капли железа стекают по кусочкам шахтных материалов вниз навстречу поднимающимся газам. По пути железо науглероживается, образуя чугун.[41-43]

И кокс, и рудная часть шихты, не считая нужных составляющих углерода и железа, заносят в доменную печь балласт, в главном, глинозем Al2O3 и кремнезем SiО2,и вместе с Этим вредные для конечного продукта вещества, к примеру, серу. Минеральная часть руды и кокса, оксиды кремния и алюминия делают расплавленные примеси чугуна, те. шлак, тугоплавкими и плохо отделяющимися от чугуна.

Чтоб шлак отлично отделялся, был легким, подвижным, в доменную шихту добавляют флюсы, которые, соединяясь с оксидом кремния, дают легкоплавкие подвижные шлаки. Образование шлаков - таковой же важный процесс, как и образование чугуна.[44]

На основании анализа доменного процесса можно найти роль кокса и требования к его качеству, беря во внимание, что кокс самый дорогой компонент доменных материалов, от которого почти во всем зависят результаты доменной плавки.

 Уже давно известно, что можно производить кокс, и не располагая всеми желаемыми сведениями о процессах и явлениях при коксовании углей. Однако при этом добиваться оптимальных экономических результатов производства становится все более и более затруднительно. Поэтому возникает необходимость тщательно изучить и оптимизировать все параметры, добиваясь составления наиболее экономичных вариантов загружаемых в коксовые печи угольных шихт, достижения оптимальных температур в отопительных простенках и периодов коксования с учетом приспособления режима технологии производства кокса к требованиям, предъявляемым к наилучшему гранулометрическому составу и другим характеристикам качества кокса[45-46].

В горне доменной печи шлак и чугун приобретают окончательный состав. При сжигании в горне топлива образуется газ, необходимый для восстановления окислов шихты.

Горение углерода (кокса) у фурм - важный процесс в печи, благодаря которому происходит опускание шихтовых материалов на место сожженного кокса, плавление шихты, нагрев горновых газов. При сгорании углерода кокса образуется углекислый газ и выделяется большое количество тепла[47-48]:

С + О₂ = СО₂ + 334,110 Мдж (59 940 ккал). (12)

Образовавшийся углекислый газ, соприкасаясь с кусками раскаленного кокса, вступает с ними во взаимодействие по реакции.

СО₂ + С = 2СО - 165,797 Мдж (39 600 ккал). (13)

Водяные пары, находящиеся в воздухе (а иногда и специально добавляемые к дутью), также взаимодействуют с углеродом кокса по реакции

Н₂О + С = Н₂ + СО - 124,475 Мдж (29 730 ккал). (14)

Введение металлургического кокса в железорудную часть шихты оказывает такое же качественное и количественное влияние, как и коксовой орешек фракции 10 - 40 мм. Однако введение в железорудную часть шихты коксового орешка более предпочтительно, поскольку предопределяет возможность снижения прихода в доменную печь фракции менее 10 мм.[49, С. 73-81; 50, С.31-41, 250, 257.]