Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

що відбуваються в доменній печі

Шихтові матеріали, в складі яких у певних співвідношен­нях є залізна й марганцева руда, кокс та флюси, безперервно опускаючись в доменній печі, поступово нагріваються продук­тами згоряння (доменним газом) і при цьому зазнають відповід­них перетворень. У верхній частині шахти при порівняно неви­сокій температурі (100...400 °С) вони спочатку підсушуються, згодом виділяється з руди хімічно зв'язана вода та розклада­ються вуглекислі солі, а з палива виділяються леткі речовини у вигляді метану СН4 та інших вуглеводнів.

Гаряче повітря, що вдувається в піч крізь фурмені отвори, контактує з розпеченим коксом і спричинює його горіння за реакцією:

Температура біля фурм зростає до 1700... 1800 °С, а у разі збагачення дуття киснем і вдування природного газу вона сягає 2000 °С. При цій температурі за наявності надлишку вуглецю вуглекислий газ СО, нестійкий і частково переходить у оксид вуглецю СО:

Одночасно відновлюється водень із пари води, яка є в повітрі:

У зоні печі, де температура газів становить 700...450 °С, ча­стина чадного газу розкладається, утворюючи сажу С, що осі­дає в порах шихтових матеріалів:


 


Отже, вгору рухаються гази, що складаються із N2, C02, CO, CH4 і Н2, їх температура на виході з печі становить 300...400 °С.

Головною метою доменного процесу є відновлення заліза з його сполук. Відновниками служать оксид вуглецю СО, сажа С і певною мірою водень Н2. Відновлення твердим вуглецем називається прямим, а газами — непрямим.

За законом діючих мас швидкість хімічних реакцій про­порційна концентрації речовин, що реагують. Оскільки в шихтових матеріалах сполук заліза найбільше, то вони повинні відновлюватися насамперед. Реакції непрямого відновлення починаються при температурі 570 °С і закінчуються при 950 °С:

Реакція прямого відновлення заліза відбувається при 950...1000 °С:

Швидкість відновлення заліза залежить не лише від концен­трації його сполук, але й від температури і підпорядковується принципу Ле Шательє, згідно з яким хімічні реакції, що виділя­ють теплоту, інтенсивніші при низьких температурах, а реа­кції, що вбирають теплоту при високих температурах. Тому у верхній частині печі, де температура невисока, інтенсивнішими є екзотермічні реакції непрямого відновлення, а в нижній час­тині печі при високих температурах — реакція прямого відно­влення заліза. Під час стікання в горно залізо контактує з кок­сом і навуглецьовується.

Марганець відновлюється за такими реакціями:

Відновлення кремнію вуглецем починається при 1050 °С:

Частина сірки (10...20 %) виходить з газами переважно як S02 і H2S. Решта сірки переходить у чавун і шлак. Під час ви­плавлення переробного чавуну практично весь фосфор шихти залишається у чавуні. Отже, в горні збирається складний сплав — чавун, до якого входять Fe (основна маса), С (> 2,14 %), Mn, Si, Р, S та інші елементи.


4. Продукти доменного виробництва

Головним продуктом доменного виробництва є чавун, а побічними — шлак і доменний газ. За призначенням чавуни, що виплавляються у доменній печі, поділяють на переробні, ливарні й феросплави.

Переробний чавун використовують для виробництва сталі в кисневих конвертерах, в мартенівських печах і в незначній кількості в електропечах. Він може застосовуватися також і для виготовлення виливків. У доменних печах виробляють по­над 90 % переробного чавуну.

Ливарний чавун відрізняється від переробного підвищеним вмістом кремнію і використовується в чавуноливарних цехах машинобудівних заводів. Частка ливарного чавуну постійно зменшується і не перевищує 4...5 %.

Феросплави призначені для дезоксидації й легування ста­лей. Виплавлення феросплавів у доменній печі вимагає вели­ких затрат дефіцитного коксу й не завжди економічно вигідне. Тому частка їх серед доменних чавунів постійно знижується і не перевищує 0,5 %. Найпоширенішими феросплавами є феромарганець, феросиліцій і силікомарганець. Сьогодні феросилі­цію в доменних печах не виробляють. Феромарганець — феросплав, який містить 65...95 % Мn.

Доменний шлак складається з Si02, CaO, A1203, MgO, а та­кож невеликої кількості FeO, MnO та сульфідів металів. На 1 т чавуну припадає 0,3...0,6 т шлаку. Ще донедавна шлак йшов у відходи, а тепер більша його частина переробляється на це­мент, бруківку, шлакову цеглу, шлакову вату тощо.

Доменний (колошниковий) газ містить пальні гази: CO (24...32 %), СН4 (до 0,5 %) та Н2 (1...2 %) і має теплотворну здатність 3,5...4 МДж/м3. Очистивши від пилу, його використо­вують для опалення повітронагрівачів, коксових батарей, кот­лів тощо.


Позадоменне відновлення заліза з руд

Дефіцит коксу та труднощі, пов'язані з виплавленням високо­якісних сталей з переробних доменних чавунів і металобрухту, спонукали до активних пошуків нових способів відновлення за­ліза з руд, оминаючи доменну піч. Кілька таких способів про­йшли успішні випробування й запроваджені у виробництво. В них сировиною для отримання відновленого заліза є збагаче­на залізна руда у вигляді грудок. Відновниками служать во­день, оксид вуглецю або вугільний порошок. Найчастіше во­день і оксид вуглецю отримують під час неповного згорання природного газу.

Відновлення залізної руди відбувається в спеціальних печах при підвищених або високих температурах. Продуктом, що ви­ходить з таких печей, може бути губчасте або рідке залізо, де частка заліза зростає до 95 %. Такі продукти використовують переважно як сировину для отримання сталі в електропечах. Вони характеризуються низьким вмістом шкідливих домішок — фосфору та сірки.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.