Реферат: Технологічні процеси одержання чорних і кольорових металів
Рис.1.Схема доменної печі
С+02 →С02 + Q.
Температура в горні в зоні фурм підвищується до 1800°С. Діоксид вуглецю піднімається вгору, зустрічає вуглець (розжарений кокс) і відновлюється, утворюючи оксид вуглецю:
С02 + С →2СО- Q.
2. Відновлення заліза
Залізо з руди відновлюється оксидом вуглецю, твердим вуглецем і частково воднем, який утворюється від розкладання вологи повітря. Оксид вуглецю-сильний відновник і відновлює залізо з його оксидів у верхній частині шахти при порівняно невисокій температурі (400-500°С). З підвищенням температури процеси відновлення прискорюються. Оксиди заліза відновлюються послідовно від вищих оксидів до нижчих і до чистого заліза:
Fe2 03 → Fe3 04 → FeO→ Fe.
У більш гарячих зонах доменної печі (в розпарі) відновлення заліза відбувається за допомогою твердого вуглецю (вище 950°С).
FeO+ С→Fe+ CO- Q.
Відновлене залізо перебуває у твердому стані і називається «губчастим» залізом.
3. Відновлення домішок.
За допомогою оксиду вуглецю і твердого вуглецю відновлюються марганець, кремній, фосфор і сірка. Якщо в сировині є інші домішки (титан, хром, кобальт, ванадій та ін.), вони також відновлюються. Усі вони розчиняються у чавуні.
4. Насичення заліза вуглецем.
Губчасте залізо, що утворилося після відновлення (твердий і пористий продукт), при температурах 400-500°С і до температур 1100-1200°С інтенсивно взаємодіє з вуглецем, утворюючи карбід заліза:
Fe+ С → Fe3 C,
3Fe+ 2CO→Fe3 C+ C02 .
Навуглецьоване залізо переходить у рідкий стан, розчиняє відновлені домішки і стікає в горн доменної печі. Це вже чавун.
5. Утворення шлаку.
Вапняк при температурі близько 900°С розпадається з утворенням оксиду кальцію і вуглекислого газу:
СаС03 →СаО + С02 .
Оксид кальцію при температурах вище 1000°С взаємодіє з кремнеземом, глиноземом та іншими складовими пустої породи і коксової золи, утворюючи шлак, який в рідкому стані також стікає в горн. Процес шлакоутворення і хімічний склад шлаку впливають на якість виплавленого чавуну.
Чавун-основна продукція доменного виробництва. Його із печі випускають через кожні3-4години у спеціальні ковші. Далі чавун подається або досталеплавильногоцеху, або на розливну машину для виливання спеціальних заготовок (чушок). У доменній печі виплавляють переробний, ливарний і спеціальний чавуни. Так їх поділяють залежно від хімічного складу і призначення, від швидкості охолодження. Властивості цих чавунів також різні.
Найбільше виплавляють переробного чавуну (близько80%). Він є основною сировиною для одержання сталі. З нього також одержують ковкий чавун, котрий використовують для виготовлення деталей машин. Сірий чавун має добрі ливарні властивості, його застосовують як конструкційний матеріал. Шляхом модифікації з нього одержують високоміцний чавун-добрий конструкційний матеріал.
Спеціальні чавуни - це феросплави (або леговані чавуни), в яких є підвищений вміст (більш як 10%) одного або декількох елементів (Si, Мnта in.). Феросплави використовують для розкислення сталі та її легування.
Другим продуктом доменного виробництва є шлак,якого утворюється 0,6т на 1т чавуну. Нині в Україні доменний шлак майже повністю використовують. Найбільше - у будівництві - для одержання шлакопортландцементу (на 30-40% він дешевший від звичайного), шлакової вати, пемзи, шлакоблоків, шлакоситалів, шлакового литва та ін. Зі шлаку виробляють мінеральні добрива. Повне використання доменного шлаку істотно підвищує економіку чорної металургії.
В доменному процесі на1т чавуну утворюється близько 3000м3 доменного газу. Він містить значну кількість горючих речовин (оксид вуглецю, водень) і пил, має значну теплотворну здатність. Після очищення від пилу використовується як паливо.
Ефективним є використання доменного газу в доменних печах як палива і для нагріву повітря в повітронагрівниках.
Для оцінки ефективності роботи доменної печі і самого процесу плавки використовують такі техніко-економічні показники:
1.Продуктивність доменної печі-це кількість виплавленого чавуну за добу (місяць, рік). Середня продуктивність доменних печей України становить 2500-3000 т/добу. Для підвищення продуктивності потрібно: використовувати високоякісну сировину, застосовувати кисневе дуття, створювати вищий тиск під колошником, підвищувати рівень механізації й автоматизації роботи доменної печі.