«`html

Процессы, происходящие в доменной печи

Введение

Доменная печь представляет собой сложное металлургическое устройство, в котором происходит процесс плавки чугуна. В данной статье будут подробно описаны процессы, происходящие в доменной печи.

Сырьевые материалы

Основные сырьевые материалы, используемые в доменной печи, включают:

Железная руда: содержит оксиды железа, которые восстанавливаются до металлического железа.
Кокс: углеродсодержащий материал, используемый для обеспечения тепла и восстановления оксидов железа.
Известняк: используется в качестве флюса для удаления примесей из чугуна.

Зоны доменной печи

Доменная печь состоит из нескольких зон, в которых происходят различные процессы:

Шихтовая зона (верхняя часть печи): здесь сырьевые материалы загружаются в доменную печь.
Распределительная зона (средняя часть печи): материалы опускаются и равномерно распределяются по печи.
Зона горения (нижняя часть печи): кокс сгорает с образованием угарного газа (CO), который восстанавливает оксиды железа.
Зона расплавления (самая нижняя часть печи): расплавленные чугун и шлак собираются в горне.

Восстановление оксидов железа

Восстановление оксидов железа в доменной печи происходит в несколько этапов:

Прямое восстановление: твердый кокс непосредственно восстанавливает оксиды железа до металлического железа.
Непрямое восстановление: CO восстанавливает оксиды железа до закиси железа (FeO).
Карбонильное восстановление: закись железа восстанавливается углеродом до металлического железа.

Образование шлака

Шлак в доменной печи образуется в результате реакции известняка с примесями в железной руде и коксе. Шлак выполняет следующие функции:

Удаляет примеси из чугуна.
Защищает чугун от окисления.
Способствует сливу чугуна из печи.

Разделение чугуна и шлака

Чугун и шлак являются несмешивающимися жидкостями, которые разделяются в горне доменной печи:

Чугун, как более тяжелый, скапливается на дне горна.
Шлак, как более легкий, всплывает на поверхность чугуна.

Удаление чугуна и шлака

Чугун периодически удаляется из доменной печи через отверстие в горне. Шлак также удаляется время от времени через отдельное отверстие.

Таблица процессов, происходящих в доменной печи

| Зона | Процесс | Химическая реакция |
|—|—|—|
| Шихтовая зона | Загрузка сырьевых материалов | — |
| Распределительная зона | Распределение материалов | — |
| Зона горения | Сгорание кокса | C + O₂ → CO₂ |
| Зона горения | Восстановление оксидов железа | Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂ |
| Зона расплавления | Образование чугуна и шлака | FeO + C → Fe + CO |
| Зона расплавления | Удаление примесей из чугуна | CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂ |
| Горн | Отделение чугуна от шлака | — |

Заключение

Процессы, происходящие в доменной печи, являются сложными и многоэтапными. Понимание этих процессов имеет решающее значение для оптимизации работы доменной печи и производства высококачественного чугуна.

«`