Главными восстановителями железа в доменной печи являются оксид углерода(I) и твердый углерод кокса. Оксид углерода(I) образуется при взаимодействии углекислого газа с раскалённым коксом:
Восстановление железа. Этот процесс происходит последовательно от высших оксидов к низшим и далее к чистому металлу : Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe
В доменной печи протекают следующие основные процессы:
Доменная печь работает по принципу противотока. Шихтовые материалы агломерат, кокс и др. загружают сверху при помощи засыпного (загрузочного) аппарата. Навстречу опускающимся материалам снизу вверх движется поток горячих газов, образующихся при сгорании топлива (кокса), а также природного газа.
Химические процессы в доменной печи.
Кладка печи снаружи заключена в стальной кожух толщиной до 40 мм. Для уменьшения нагрузки на нижнюю часть печи ее верхнюю часть (шахту) сооружают на стальном кольце, опирающемся на колонны.
Стенки печи выкладывают из огнеупорных материалов в основном из шамота. Нижнюю часть горна и его основание (лещадь) выполняют из особо огнеупорных материалов углеродистых (графитизированных) блоков. Для повышения стойкости огнеупорной кладки в ней устанавливают (примерно на 3/4 высоты печи) металлические холодильники, по которым циркулирует вода. Для уменьшения расхода воды (для крупных печей до 70000 м3 в сутки) применяют испарительное охлаждение, основанное на том, что поглощаемое тепло используется для парообразования.
Доменная печь вертикальная печь шахтного типа. Ее высота (до 35 м) примерно в 2,5-3 раза больше диаметра.
Устройство доменной печи.
Флюсы выбирают в зависимости от пустой породы руды. В отечественных железных рудах пустая порода, как правило, содержит избыток SiO2. Поэтому в качестве флюса используют сильноосновные материалы, главным образом известняк CaCO3.
Доменные флюсы необходимы для удаления из доменной печи тугоплавкой пустой породы руды и золы топлива. Сплавляясь с флюсом, они образуют легкоплавкий сплав доменный шлак; в расплавленном состоянии он удаляется из печи через шлаковую летку. Кроме того, флюс должен обеспечить получение шлака с необходимым химическим составом и физическими свойствами, что в значительной мере определяет состав чугуна.
Шпатовый железняк. Рудный минерал сидерит, карбонат железа FeCO3 (48,3% Fe), в руде обычно 30-40% Fe.
Бурый железняк. Рудный минерал водные окислы железа nFe2O3 · mH2O (52-66% Fe). В руде обычно содержится 30-50% Fe.
Магнитный железняк. Рудный минерал магнетит, магнитная окись железа Fe3O4 (72,4% Fe), в руде 55-60% Fe.
Красный железняк. Рудный минерал гематит, безводная окись железа Fe2O3 (70% Fe). Руда обычно содержит 50-60% Fe. Это наиболее распространенный вид руды во всем мире.
По типу рудного минерала руды бывают следующих основных видов.
Железные руды основной исходный материал для выплавки чугуна.
Чугун железоуглеродистый сплав, содержащий более 2% углерода. Кроме углерода, в нем всегда присутствуют кремний (до 4%), марганец (до 2%), а также фосфор и сера. Чугун является основным исходным материалом для получения стали, на что расходуется примерно 80-85% всего чугуна.
47.ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА.
ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК ПО ХИМИИ.ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА.
Комментариев нет:
Отправить комментарий