1. Розкладання гідратів і карбонатів при окускуванні.

Загружаемые в доменную печь ШМ уже на колошнике подвергаются интенсивному нагреву восходящим потоком газа. Под влиянием нагрева из шихтовых материалов начинает выделяться содержащаяся в них влага. Влага в шихтовых материалах может быть в свободном состоянии (гигроскопическая) и в химически связанном состоянии (гидратная). Гигроскопическая влага безвредна в доменной печи. Испарение ее происходит за счет тепла отходящих газов, температура которых несколько понижается.Разложение гидратов и удаление влаги из руд начинается при 200 – 230°С и может заканчиваться при 500–550°С и выше 800 и даже 1000° С.Водяные пары, выделившиеся при температуре, превышающей 500° С, вступают во взаимодействие с СО и углеродом кокса с образованием водородаH2O + СО → H2 + CO2 + 9870 ккал, (44)//2H2OПАР + С → 2H2 + CO2 - 19 860 ккал,(45)//H2OПАР + С → H2 + CO - 29730 ккал. (46)//Реакция (44) с положительным тепловым эффектом, протекает при температуре около 500°С. Реакция (45) начинается при температуре выше 500° С. Реакция (46) может протекать лишь при температуре выше 1000° С и развитие ее при ровном ходе печи маловероятно, так как даже самые прочные гидраты успевают разложиться при более низкой температуре. Разложение гидратов руд протекает в процессе окускования руд, вне доменной печи.Возгонка летучих веществ кокса, содержащихся в количестве 0,8 – 1,2%, происходит в верхних горизонтах печи при 300 – 900° С. Выделяющиеся из кокса летучие вещества состоят в основном из СО (40 – 47%) и Н2 (35 – 45%). Другие составляющие (диоксид углерода, азот и метан) находятся в незначительных количествах. Переход указанных летучих веществ в доменный газ несколько изменяет его количество и состав, но существенного влияния на работу газов в печи не оказывает.

Разложение карбонатов CaCO3, MgCO3, FeCO3, MnCO3.Диссоциация карбонатов протекает по схеме:MeСО3 → MeО + СО2 – Q.Если известняк находится в кусках крупнее 1–2 мм, то прогрев его замедляется, известь с другими минералами взаимодействует не полностью, поэтому в агломерате остается непрореагировавшая свободная известь. Она подвергается гашению влагой атмосферы, объем ее увеличивается, что приводит к разрушению агломерата. Поэтому важнейшим технологическим требованием является дробление известняка до кусков размером меньше 2 мм.3.Диссоциация и восстановление оксидов железа. В процессе агломерации создаются условия, как для восстановления оксидов железа, так и для окисления металлического железа. Эти процессы происходят в невысоком слое, включающем верхнюю часть зоны подогрева шихты, зону горения и в некоторой степени зону готового агломерата.В зоне горения, т.е. в области наиболее высоких температур, протекает термическая диссоциация Fe2O3 по реакции:3Fe2O3 → 2Fe3O4 + ½ О2.В зоне спекания, при наличии высокой температуре и СО, интенсивно идут процессы восстановления оксидов железа. Процессы восстановления протекают по схеме:3Fe2O3 + СО → 2Fe3O4 + СО2//Fe3O4 + СО → 3FeO + СО2//FeO + СО → Fe + СО2Концентрация восстановителя недостаточна, поэтому восстановление протекает, до Fe3O4 и в гораздо меньшей степени до FeO. Восстановление же до металлического железа почти не проходит.Восстановленные в зоне спекания оксиды железа охлаждаются воздухом в зоне охлаждения агломерата. Это создает условия для обратного окисления магнетита по уравнению реакции:4Fe3O4 + О2 → 6Fe2O3.Таким образом, при спекании гематитовых шихт выделяющийся кислород поступает в газовую фазу, а при спекании магнетитов – расходуется из подаваемого воздуха на окисление шихты. Важным является и то, что процесс окисления магнетитовой шихты сопровождается значительным выделением теплоты. Кроме того, теплота не используется на диссоциацию гематита. Это приводит к снижению расхода топлива при спекании магнетитовых руд.