Доменный процесс производства чугуна
Доменный процесс является основным промышленным методом производства чугуна, который используется для производства большей части железа в мире. Процесс включает в себя восстановление железной руды до металлического железа с помощью кокса (углерода) в доменной печи.
Этапы доменного процесса:
1. Подготовка сырья:
— Железная руда измельчается и обогащается, чтобы увеличить содержание железа.
— Кокс (углерод) добывается из угля и используется в качестве восстановителя и источника тепла.
— Известняк добавляется в качестве флюса для удаления примесей из чугуна.
2. Загрузка печи:
— Подготовленное сырье загружается в доменную печь сверху. Печь представляет собой высокую цилиндрическую конструкцию, облицованную огнеупорными кирпичами.
3. Воздуходувка:
— Горячий воздух подается в печь снизу через сопла. Воздух обеспечивает кислород для сжигания кокса и восстановления железной руды.
4. Химические реакции:
В печи происходят следующие химические реакции:
— Кокс сгорает, образуя углекислый газ (CO2): C + O2 → CO2
— Углекислый газ восстанавливается коксом, образуя монооксид углерода (CO): CO2 + C → 2CO
— Монооксид углерода восстанавливает железную руду, образуя металлическое железо: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
— Известняк разлагается, образуя оксид кальция (CaO) и углекислый газ: CaCO3 → CaO + CO2
— Оксид кальция реагирует с примесями в железной руде, образуя шлак: CaO + SiO2 → CaSiO3 (шлак)
5. Образование чугуна:
— Металлическое железо собирается в нижней части печи вместе с расплавленным шлаком. Шлак легче железа и всплывает на поверхность.
6. Розлив:
— Периодически чугун и шлак выпускаются из печи через отдельные отверстия в нижней части.
— Чугун разливается в чушки или конвертеры для дальнейшей обработки.
Результаты доменного процесса:
Основным продуктом доменного процесса является чугун, содержащий около 4% углерода. Другими продуктами являются шлак, который удаляется, и доменный газ, который используется в качестве топлива для различных процессов на сталелитейном заводе.
