Схема процесса в доменной печи

 

Схема процесса в доменной печи

Доменная печь ⏤ это вертикальный цилиндрический реактор, в котором происходит процесс восстановления железа из железной руды․ Схема процесса в доменной печи включает в себя ряд последовательных этапов, которые обеспечивают непрерывное производство чугуна․

Подготовка сырья

Подготовка сырья является важнейшим этапом в процессе производства чугуна в доменной печи․ От качества и состава сырья напрямую зависит качество получаемого чугуна, а также эффективность работы печи в целом․ Ключевые компоненты, используемые в доменном процессе, включают⁚

• Железная руда⁚ Основной источник железа․ Руда, как правило, содержит оксиды железа, примеси пустой породы (кремнезём, глинозём, известняк), а также влагу․ Перед загрузкой в печь руду подвергают дробление и обогащению, чтобы повысить содержание железа и удалить лишние примеси․
• Кокс⁚ Топливо для доменной печи, которое обеспечивает необходимую температуру для плавки руды․ Кокс получают из каменного угля путем коксования — процесса термической обработки без доступа воздуха․ Кокс обладает высокой прочностью, пористостью и низким содержанием летучих веществ, что делает его идеальным топливом для доменной печи․
• Флюс⁚ Вещества, которые добавляют в шихту для регулирования состава шлака․ Шлак — это побочный продукт плавки, который содержит примеси, удаляемые из руды․ Флюсы, как правило, представляют собой известняк (CaCO₃) или доломит (CaMg(CO₃)₂), которые образуют легкоплавкие соединения с кремнезёмом и глинозёмом, снижая вязкость шлака и облегчая его удаление из печи․
• Другие материалы⁚ В зависимости от состава руды и требований к качеству чугуна в шихту могут добавляться другие материалы, например, окатыши, окатыши с добавками, металлический лом․

Подготовка сырья включает в себя следующие операции⁚

• Дробление⁚ Руду, кокс и флюс дробят до определенного размера, чтобы обеспечить равномерное распределение в печи и ускорить процесс плавки․
• Обогащение⁚ Железную руду обогащают, чтобы увеличить содержание железа и удалить примеси․ Существует множество методов обогащения, например, магнитная сепарация, флотация, гравитационное обогащение․
• Смешивание⁚ Компоненты шихты (руда, кокс, флюс) тщательно смешивают в определенных пропорциях, чтобы обеспечить оптимальное протекание процесса плавки․
• Подготовка к загрузке⁚ Готовую шихту загружают в бункеры, откуда она подается в доменную печь․

Правильная подготовка сырья является ключевым фактором для получения качественного чугуна и эффективной работы доменной печи․

Загрузка сырья в печь

Загрузка сырья в доменную печь – это непрерывный процесс, который осуществляется с помощью специальных механизмов, обеспечивающих равномерное распределение шихты по всему объему печи․ Процесс загрузки играет ключевую роль в поддержании стабильного хода плавки и получения качественного чугуна․

Загрузка сырья осуществляется следующим образом⁚

• Бункеры⁚ Подготовленная шихта (руда, кокс, флюс) хранится в бункерах, расположенных над доменной печью․ Бункеры имеют специальную конструкцию, которая позволяет регулировать подачу шихты в печь․
• Подъемники⁚ Из бункеров шихта подается в печь с помощью подъемников․ Подъемники представляют собой механизмы, которые поднимают шихту на высоту горна печи․ Существуют различные типы подъемников, например, ковшовые подъемники, ленточные конвейеры․
• Загрузочный колошник⁚ Подъемники подают шихту в загрузочный колошник – верхнюю часть доменной печи․ Загрузочный колошник оборудован специальными механизмами, которые обеспечивают равномерное распределение шихты по всему сечению печи․
• Распределение шихты⁚ В загрузочном колошнике шихта распределяется по слоям, чтобы обеспечить оптимальные условия для плавки․ Как правило, слои шихты располагаются в следующем порядке⁚ кокс, руда, флюс․ Такое чередование слоев позволяет обеспечить равномерный прогрев шихты, оптимальное взаимодействие между компонентами шихты и эффективное удаление шлака․
• Контроль загрузки⁚ Загрузка сырья в печь осуществляется под контролем операторов, которые следят за состоянием печи, уровнем шихты, а также за правильностью распределения шихты по слоям․

Правильная загрузка сырья в доменную печь является важным фактором для обеспечения стабильного хода плавки и получения качественного чугуна․ Неправильная загрузка может привести к неравномерному прогреву шихты, затруднению процесса плавки, а также к снижению качества чугуна․

Процесс плавки

Процесс плавки в доменной печи, это сложный химический и физический процесс, который проходит в несколько этапов․ В ходе плавки происходит восстановление железа из руды, а также образование шлака и чугуна․ Ключевым элементом процесса плавки является кокс, который обеспечивает тепловую энергию и восстановительную среду для реакции․

Процесс плавки можно разделить на следующие этапы⁚

• Прогрев шихты⁚ После загрузки в печь шихта начинает прогреваться горячими газами, которые поднимаются из нижней части печи․ По мере продвижения шихты вниз по печи температура постепенно повышается․ В верхней части печи, где температура достигает 200-300°C, происходит удаление влаги из шихты․ В средней части печи, где температура повышается до 800-1000°C, происходит процесс разложения карбонатов и сульфатов, а также начинается процесс восстановления железа․
• Восстановление железа⁚ В нижней части печи, где температура достигает 1200-1600°C, происходит основной процесс восстановления железа․ Кокс, горение которого обеспечивает тепловую энергию, также служит источником восстановительных газов, таких как CO и H2․ Эти газы взаимодействуют с оксидами железа, восстанавливая их до металлического железа․ Процесс восстановления железа проходит в несколько стадий, и в результате образуется жидкое железо и шлак․
• Образование шлака⁚ Шлак образуется в результате реакции флюса с пустой породой, содержащейся в руде․ Шлак представляет собой расплавленный силикат, который легче железа и плавает на его поверхности․ Шлак выполняет важную роль в процессе плавки, он способствует удалению нежелательных примесей из железа, а также защищает жидкое железо от окисления․
• Сплавление железа⁚ Жидкое железо, образующееся в нижней части печи, стекает в горн — самый нижний отсек печи․ В горне железо накапливается и затем выпускается из печи․

Процесс плавки в доменной печи является непрерывным и регулируется с помощью специальных систем контроля․ Операторы следять за температурой в печи, составом шихты, уровнем шлака и железа․ Регулировка процесса плавки позволяет получить чугун с заданными свойствами․

Выпуск чугуна и шлака

После завершения процесса плавки в доменной печи, наступает этап выпуска чугуна и шлака․ Этот процесс является крайне важным и требует высокой точности и координации действий операторов․ Неправильное выполнение процесса выпуска может привести к нежелательным последствиям, таким как загрязнение чугуна шлаком или закупорка отверстий выпуска․

Выпуск чугуна и шлака происходит через специальные отверстия в нижней части печи․ Эти отверстия называются «горны»․ Горны обычно расположены на разных уровнях ⏤ чугунный горн располагается ниже шлакового горна․ Это позволяет отдельно выпускать чугун и шлак, не допуская их смешивания․

Процесс выпуска чугуна начинается с открытия чугунного горна․ Жидкий чугун стекает из печи в специальные желоба, которые направляют его в конвертер или другие перерабатывающие устройства․ Выпуск чугуна происходит постепенно, чтобы не допустить резкого снижения уровня жидкого железа в печи․ В процессе выпуска чугуна операторы контролируют температуру и состав чугуна, а также следять за отсутствием шлаковых включений․

После выпуска чугуна открывается шлаковый горн․ Шлак стекает из печи в специальные желоба и направляется в отвал или на переработку․ Шлак может использоваться в строительстве дорог, в производстве цемента, а также в других отраслях промышленности․ Выпуск шлака также происходит постепенно, чтобы не допустить резкого снижения уровня шлака в печи․

Процесс выпуска чугуна и шлака является важной частью процесса производства чугуна․ От правильности выполнения этого этапа зависит качество полученного чугуна и безопасность работы на доменной печи․