Расчет процесса доменной плавки, страница 2

Доменная печь является основным агрегатом металлургического производства , т.к. именно в ней осуществляется процесс восстановления железа .Основной продукт доменной плавки - чугун - сплав железа с углеродом , марганцем , кремнием , серой и фосфором. В состав легированных чугунов входят хром , никель , ванадий . . Чугуны разделяются на передельные , из которых получают сталь ; литейные , предназначенные для отливки различных изделий , и доменные ферросплавы , предназначенные для легирования и раскисления стали

Передельный чугун ,   тот чугун в жидком или твёрдом виде используется в мартеновских печах . конвертерах и электропечах для производства стали . Средний состав передельного чугуна : 4,0-4,5 % С ;0,5-1,5 % Мп ; 0,2-1,3 % Si ;0,15-0,3 % Р ; 0,02-0,06 % S.

Восстановлением называют процесс отнятия кислорода от оксида и получение из него элемента или оксида с меньшим содержанием кислорода. При этом кислород переходит к веществу, которое окисляется. Такое вещество называется восстановителем. В процессе восстановления одно вещество восстанавливается (теряет кислород), другое окисляется (приобретает кислород). Оба процесса идут параллельно по уравнению:

МеО + В = Me + ВО, где В—восстановитель,   МеО оксид, Me     восстановленный металл, ВО — оксид восстановителя. Восстановителем может быть элемент или вещество, обладающее большим средством к кислороду, чем металл оксида, например углерод или кремний по отношению к железу.

Косвенное восстановление Оксидов железа оксидом углерода СО при температуре

> 570 С происходит по следующим реакциям.

1.

2.

3.

Реакция 1 и 3 протекают с выделением тепла, а реакция 2 с поглощением. При температуре меньше 570 С имеет место реакция 1. Наиболее восстанавливаемым оксидом железа является  . При нагреве кусков руды до 300-350 С  восстанавливается до  . По лабораторным данным восстановление химически чистого железняка В чистом СО начинается при 450 С. В доменной печи эта температура должна быть выше т.к.  СО смешан с СО2. После восстановления магнитного оксида железа начинается восстановление FeO. Этот процесс сопровождается выделением тепла. Образование металлического железа начинается в результате взаимодействия FeO и CO в доменной печи начинается при температуре 750-800 С или ранее, когда куски руды оказываются в нижней части шихты. Восстановление FeO не прекращается в шахте печи и продолжается в распаре при более высокой температуре. На уровне распара и немного выше в восстановлении участвует раскаленный кокс. При этом протекают реакции.

1.3 Подготовка руд к доменной плавке

Подготовка руд к плавке состоит из дробления, грохочения (отделения мелочи), сортировки по крупности, усреднения, обо­гащения и окускования мелочи. Подготовка сырых материалов за последнее время приобрела особое значение в связи с возра­стающим использованием бедных руд.

Несортированная (рядовая) руда затрудняет работу домен­ной печи. Рудная мелочь, забнв-ая промежутки между кусками, препятствует движению газа. Мелкая руда в значительной мере выносится газами из печи в виде колошниковой пыли.

Наилучшие размеры кусков железной руды 40—100 мм, кок­са 40—80 мм и известняка 30—80 мм.

Обогащают железные руды промывкой (в процессе которой пустая порода уносится водой) или магнитной сепарацией.

Спекание руд. Относительное количество рудной мелочи в среднем по всем месторождениям Союза составляет 40%.

Рудную мелочь, а также мелкий концентрат, получаемый в результате обогащения, и колошниковую пыль необходимо окусковывать. В черной и в цветной металлургии окускование руды производится в основном спеканием.

Перед спеканием рудную мелочь и пыль тщательно перемеши­вают с определенным количеством (4—6%) топлива и слегка увлажняют. Составленную смесь, называемую шихтой, насыпают ровным слоем высотой 150—300 мм на колосниковую решетку спекательной машины и при помощи горелки, работающей на газовой или жидком топливе, нагревают верхний слой шихты до температуры 750—850°. Под колосниковой решеткой спекательной машины расположены камеры, находящиеся  под разреже-