Сущность доменного процесса заключается в восстановлении окислов железа (железной руды) до металлического железа с одновременным удалением примесей с помощью восстановителей и флюсов.
Основные этапы доменного процесса:
1. Загрузка шихты. В доменную печь загружается шихта, состоящая из железной руды (15-45%), кокса (30-50%), флюсов (5-15%) и металлолома (10-30%).
2. Восстановление железа. При высокой температуре (до 2000°C) в условиях дефицита кислорода кокс реагирует с рудой, восстанавливая окислы железа до металла:
«`
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
«`
3. Образование чугуна. Восстановленное железо образует сплав с углеродом, который содержится в коксе, и другими элементами (марганцем, кремнием, серой и фосфором). Этот сплав называется чугуном.
4. Удаление примесей. Флюсы (известь и доломит) связывают примеси (кремнезем, глинозем, серу и фосфор) в шлаки, которые легче чугуна и всплывают на его поверхность.
5. Выпуск чугуна и шлака. Жидкий чугун и шлак периодически выпускаются из печи через разные отверстия. Чугун разливают в слитки или ковш для дальнейшей обработки, а шлак используется в строительстве или в производстве цемента.
Роль восстановителей и флюсов:
Восстановители (кокс) обеспечивают восстановление оксидов железа.
Флюсы реагируют с примесями, образуя шлаки, которые отделяют их от чугуна.
