Общая схема и сущность доменного процесса

Общая схема и сущность доменного процесса. Доменный процесс представляет собой совокупность механических, физических и физико-химических явлений, протекающих в работающей доменной печи. Загружаемые в доменную печь шихтовые материалы кокс, железосодержащие компоненты и флюс в результате протекания доменного процесса превращаются в чугун, шлак и доменный газ. В химическом отношении доменный процесс является восстановительно-окислительным из оксидов восстанавливается железо, а окисляются восстановители.

Однако доменный процесс принято называть восстановительным, так как цель его состоит в восстановлении оксидов железа до металла.

Агрегатом для осуществления доменного процесса служит печь шахтного типа. Рабочее пространство доменной печи в горизонтальных сечениях имеет круглую форму, а в вертикальном разрезе своеобразное очертание, называемое профилем. Важнейшим условием осуществления доменного процесса в рабочем пространстве печи является непрерывное встречное движение и взаимодействие опускающихся шихтовых материалов, загружаемых в печь через колошник, и восходящего потока газов, образующегося в горне при горении углерода кокса в нагретом до 0000 0000 С воздухе дутье, который нагнетается в верхнюю часть горна через расположенные по его окружности фурмы.

К дутью может добавляться технический кислород, природный газ, водяной пар. Кокс поступает в горн нагретым до 0000 0000 С. В зонах горения углерод кокса взаимодействует с кислородом дутья.

Образующийся в зонах горения диоксид углерода при высокой температуре и избытке углерода неустойчив и превращается в оксид углерода.

Таким образом, за пределами зон горения горновой газ состоит только из оксида углерода, азота и небольшого количества водорода, образовавшегося при разложении водяных паров или природного газа. Смесь этих газов, нагретая до 0000 0000 С , поднимается вверх и передает тепло материалам, постепенно опускающимся в горн вследствие выгорания кокса, образования чугуна и шлака и периодического выпуска их из доменной печи. При этом газы охлаждаются до 000 000 С, а оксид углерода, отнимая кислород из оксидов железа, превращается частично в диоксид углерода, содержание которого в доменном газе на выходе из печи достигает 00 00 . Шихтовые материалы загружают в доменную печь при помощи засыпного аппарата отдельными порциями подачами. Они располагаются на колошнике чередующимися слоями кокса, руды или агломерата и флюса при работе на не полностью офлюсованном агломерате.

Загрузку подач производят через 0 0 мин. по мере освобождения пространства на колошнике в результате опускания материалов.

В процессе нагревания опускающихся материалов происходит удаление из них влаги и летучих веществ кокса и разложение карбонатов.

Оксиды железа под действием восстановительных газов постепенно переходят от высших степеней окисления к низшим, а затем в металлическое железо по схеме Fe0O0 Fe0O0 FeO Fe. Свежевосстановленное железо заметно науглераживается еще в твердом состоянии. По мере науглераживания температура плавления его понижается.

При температуре 0000 0000 С восстановление железа почти заканчивается и начинают восстанавливаться более трудновосстановимые элементы кремний, марганец и фосфор. Науглероженное железо, содержащее около 0 углерода и некоторое количество кремния, марганца и фосфора, плавится при температуре 0000 0000 С и стекает в виде капель чугуна в горн. В нижней половине шахты начинается образование жидкого шлака из составных частей пустой породы руды и флюса.

Понижению температуры плавления шлака способствуют невосстановленные оксиды железа и марганца. В стекающем вниз шлаке под действием возрастающей температуры постепенно расплавляется вся пустая порода и флюс, а после сгорания кокса и зола. При взаимодействии жидких продуктов плавки с раскаленным коксом в заплечиках и горне происходит усиленное восстановление кремния, марганца и фосфора из их оксидов, растворенных в шлаке. Здесь же поглощенная металлом в ходе плавки сера переходит в шлак. Железо и фосфор печи полностью восстанавливаются и переходят в чугун, а степень восстановления кремния и марганца и полотна удаления из чугуна серы в большой мере зависят от температурных условий, химического состава шлака и его количества.

Жидкие чугун и шлак разделяются в горне благодаря различным удельным массам. По мере скопления их в горне чугун выпускают через чугунную летку, а шлак через шлаковые летки верхний шлак и чугунную летку во время выпуска чугуна нижний шлак. Все перечисленные процессы протекают в доменной печи одновременно, оказывая взаимное влияние.

Рис. 0 Устройство доменной печи. 0.0