Теоретические основы доменного процесса
Доменный процесс — это металлургический процесс получения чугуна из железной руды. Он основан на восстановлении железа из его оксидов с помощью углерода.
Восстановление железа
Восстановление железа из его оксидов происходит в несколько стадий:
Прямое восстановление: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
Непрямое восстановление: Fe₂O₃ + C → 2FeO + CO
Непрямое восстановление (вторичный этап): FeO + CO → Fe + CO₂
Образование чугуна
Восстановленное железо растворяет углерод, образуя чугун. Содержание углерода в чугуне зависит от температуры и состава газа в печи.
Зоны печи
Доменная печь разделена на несколько зон:
Засыпной аппарат: Где шихта (железная руда, кокс и флюс) загружается в печь.
Зона расплава: Где шихта плавится и образуется жидкое железо и шлак.
Зона горения: Где кокс сгорает в потоке горячего воздуха, выделяя тепло.
Зона восстановления: Где железо восстанавливается из его оксидов.
Зона предплавителя: Где чугун и шлак разделяются.
Химические реакции
В доменной печи происходит множество химических реакций, в том числе:
Горение кокса: C + O₂ → CO₂
Образование шлака: CaO + SiO₂ → CaSiO₃
Образование углекислого газа: CaCO₃ → CaO + CO₂
Реакции восстановления железа: (см. выше)
Тепловой баланс
Доменный процесс требует значительного количества тепла. Тепло генерируется за счет сгорания кокса и экзотермических реакций восстановления железа. Тепло используется для плавки шихты, нагрева газа и различных потерь.
Контроль процесса
Доменный процесс контролируется различными параметрами, такими как состав шихты, расход воздуха, температура печи и состав газа. Мониторинг и регулировка этих параметров необходимы для поддержания стабильной и эффективной работы печи.
