РеО+С -^Ген- СО- АН.

Зїе20,+Н2 -»2Ге,04+Н20_

ООг+с-^гсо-ля.

де + Н — реакції протікають з віддачею тепла;

— Н — з поглинанням тепла.

Діоксид вуглецю при температурі вище 1000°С при наявності вуглецю розжареного коксу над фурмами відновлюється в монооксид вуглецю:

Са0Оз = СаО*СО₂_

Монооксид вуглецю при подальшому підйомі відновлює оксиди заліза, а сам при цьому знову переходить у діоксид вуглецю. Таким чином, окислення вуглецю палива в доменному процесі забезпечує необхідне для плавки тепло; окрім цього, вуглецем відновлюються оксиди та навуглецьовується залізо.

Розкладання компонентів шихти протікає по-різному - в залежності від її складу. При роботі на шихті, яка містить флюси і частину сирої руди, найважливішими процесами у верхній частині печі є руйнування гідратів оксиду заліза, оксиду алюмінію та розкладання вапняку флюсу за реакцією:

ЗРе_эО^ + СО -> 2Ге,0₄+ СО,+АН, Ре/>₄+ СО -> ЗГеО* СОз- АН, ГеО* СО ->Бе+ СОз+ АН.

Якщо в піч подається вже відфлюсований агломерат, ці процеси протікають при агломерації і гази з доменної печі майже не йдуть.

Відновлення оксидів та утворення чавуну починається з відновлення оксидів заліза монооксидом вуглецю в середній частині шахти.

Н₂0+С->Н₂+СО-А#_При опусканні шихти до розпару ці реакції розвиваються і протікають швидше:

Гігроскопічна волога шихти в колошнику та у верхній частині шахти випаровується і зноситься в склад колошникового газу. Гідратна (конституційна) волога виділяється з мінералів при І = 400-1000°С та розкладається, як і водяна пара, що надходить у склад дуття вуглецем за реакцією

Утворений водень також є відновлювачем руди:

МйО+С->Мп+СО-М_я

8Ю₂+2С->5і+2СО-А^

Са^(Р0^) + 5С -> ЗСаО* 5 СО* 2Р- АН.

Реакції відновлення оксидів заліза газами називають реакціями непрямого відновлення; вони протікають при температурі 450-550°С. В розпарі та на верхніх шарах заплечиків при температурі 1000-1200°С закінчується відновленням губчастого (пористого) заліза за реакцією

Сполуки марганцю та фосфору з рудних металів, а також кремнію з порожньої породи також частково відновлюються в області заплечиків вуглецем:

Навуглецьовування заліза починається в шахті відразу за його відновленням з утворенням карбіду заліза (РезС). Окрім вуглецю, в залізі одночасно розчиняються відновлені марганець, кремній, фосфор, а також сірка з коксу, внаслідок чого і утворюється чавун. В міру розчинення домішок знижується температура плавлення утвореного сплаву; якщо для чистого заліза вона становить 1539°С, то для чавуну - 1100-1350°С в залежності від кількості домішок. Утворений чавун збирають в горні печі.

Шлакоутворення активно розвивається при проходженні шихти в області розпару після закінчення процесів відновлення оксидів Ре в доменній печі. Шлак складається з оксидів порожньої породи та золи коксу, а також флюсу, спеціально доданого в піч, щоб забезпечити достатню рідинотекучість шлаку при температурі 1400-1450°С. Основні складові доменного шлаку: кремнезем (30-45%), оксид кальцію (40-50%), глинозем (10-25%). Склад шлаку залежить від порожньої породи руди, а також від того, що отримують в доменній печі - переробний чавун, ливарний чавун чи феросплави.

Для виробництва чавуну, крім доменних печей, необхідні повітронагрівачі. Для продуктивної праці доменної печі об'ємом 2700 мЗ в неї необхідно вдувати приблизно 8 млн. мЗ повітря щодобово та 500000 мЗ кисню додатково. Ця суміш нагрівається до 900-1200°С, змішується з доменним газом і направляється в камеру горіння. Охолоджені гази випускаються через нижню частину повітронагрівача в димар.

3.1.3. РЕСУРСОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

Паливо доменної печі є не лише джерелом тепла, але й реагентом, який забезпечує відновлення заліза з руди та утворення чавуну.

Основні вимоги до палива: висока теплотворна здатність, малий вміст золи та вологи, чистота за вмістом шкідливих домішок, висока механічна міцність, пористість для забезпечення інтенсивного горіння. Воно повинно бути недефіцитним і недорогим.

Головними видами палива є кам'яновугільний кокс та природний газ. Окрім цього, потрібні флюси, вода, повітря, вогнетривкі та формувальні матеріали; особливе місце займають руди.

Кам'яновугільний кокс - калорійний, не розтріскується при нагріванні, має високу пористість та реакційну здатність. Його отримують зі спеціального коксівного вугілля, з вмістом легких речовин 18-26%. При коксуванні відбувається вилучення легких речовин, а тверда маса спікається і утворює пористе паливо - кокс. Має теплоту згоряння 6500-7500 ккал/кг (27,2-31,4 МДж/кг) і містить 0,5-1,8% сірки та 6-16% золи. Побічним продуктом є коксовий газ. На виплавку 1 т чавуну витрачається ~ 550 кг коксу. При цьому вартість коксу складає 45-55% собівартості чавуну.

Природний газ - найбільш ефективне паливо, теплота згоряння 8000-12000 ккал/м³ (36,6-50,5 МДж/м ), вдування 60-100 м природного газу на 1 т чавуну зменшує витрати коксу на 10-15%, підвищує відновлювальну здатність доменних газів, забезпечує більш високу продуктивність доменної печі.

Як паливо можна застосовувати ще і вугільний пил та мазут.

Повітря використовують для забезпечення горіння палива та отримання високих температур. Його нагрівають до 980-1200°С і вдувають в доменну піч; разом з повітрям часто подається до 32% кисню, який обумовлює підвищення температури та різко прискорює плавку.

Вода є необхідним елементом в доменному виробництві. її застосовують для охолодження домен, при цьому витрачається ~ 1 м за годину на 1 м корисного об'єму печі або 20-25 м на 1 т чавуну. Температура води в охолоджувальних пристроях підвищується в середньому на 5-8°С (в деяких зонах печі на 15-30°С); відпрацьована вода після охолодження в спеціальних басейнах або градирнях знов подається в охолоджувальну систему печі.

Основні вимоги до якості води доменного виробництва: рН 9,5-10,8; вміст завислих домішок до 2000 мг/л.

Вогнетривкі матеріали використовують у вигляді цегли для кладки доменних печей, порошків для наварки подів та відкосів металевої ванни печей, для протипригарного фарбування ливарних форм, пробок для ківшиків, як будівельний матеріал, у фізико-хімічних процесах, які протікають в металургійних агрегатах.

Вогнетривкі матеріали повинні відзначатися вогнетривкістю, тобто опором пом'якшенню та деформації при високих температурах; будівельною міцністю, термостійкістю (стійкість проти розтріскування при частих та різких змінах температури), хімічною стійкістю, низьким коефіцієнтом термічного розширення.

За хімічним складом вогнетривкі матеріали поділяють на кислі, напівкислі, напівосновні, основні та нейтральні. Ці назви зумовлені вмістом кислих або основних окисів у вогнеопорі.

Для доменних печей зі слабокислих вогнетривів використовують шамот. Його використовують для футеровки доменних печей, попередньо нагрівши до 1610-1750°С. А також нейтральні вуглецеві вогнетриви, які виготовляють з графіту та шамоту на глиняній зв'язці. Вогнетривкість їх перевищує 2000°С. Використовуються для кладки лещаді та для нижньої частини шахти доменних печей.

Формувальні матеріали - інші матеріали. Вони бувають основними (піски та глини) і допоміжними. Піски і глини є гірськими породами і розрізняються між собою за вмістом так званих глинистих складових. Кварцеві піски містять до 2% глинистої складової, глинисті - 2-50%. Замість звичайних формувальних глин у суміші іноді використовують бентонітові глини, часточки яких мають велику здатність до набухання, вода проникає всередину їх, тому ці глини мають в два-три рази більшу сполучну здатність, ніж звичайні.

Формувальна суміш складається з кварцевого піску, глини, води, протипригарних матеріалів. До допоміжних матеріалів відносяться зв'язувальні стержневі закріплювачі, протипригарні матеріали (кам'яне вугілля, мазут, графіт, фарби та ін.), які призначені для покриття форм та стержнів або як добавки до сумішей.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Доменний процес	\|	Предмет, об’єкт, завдання курсу „Культура мовлення та виразне читання”.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.