3. Общая схема работы доменной печи

   1. Шихтовые материалы

Для получения чугуна в доменную печь загружают шихту, которая состоит из следующих компонентов: железорудные материалы (руда, агломерат, окатыши, железосодержащие добавки, например, скрап, марганцевая руда и т.п.), флюс и кокс.

Чугун – это сплав железа с углеродом, содержащий также другие элементы. Содержание железа в чугуне составляет 9195%.

1. Железорудные материалы

Железорудные материалы, обычно используемые в доменном производстве, содержат 4860% железа. Их расход на получение 1 тонны чугуна можно оценить по балансу железа:

(1.1)

где – количество железорудных материалов и содержание в нем железа, т и %, соответственно;– масса чугуна и содержание в нем железа, т и %;– удельный расход железорудного материала, т/т.

Он составит .

Для получения чугуна из железорудных материалов необходимо отделить железо от кислорода и от пустой породы.

Загруженные в печь шихтовые материалы, опускаясь вниз, нагреваются восходящим потоком газа. Схема процессов, происходящих в доменной печи, показана на рис. 1.2 -2.

2. Флюсы

Оксиды, входящие в состав пустой породы, имеют высокие температуры плавления (SiO₂– 1728^ОС; Al₂O₃– 2110^ОС). Температуры в шахте печи, где протекают основные процессы доменной плавки, составляют 400…1300^ОС. Для того чтобы расплавить пустую породу, в доменную печь подаютсяфлюсующие материалы(флюсы) – компоненты доменной шихты, необходимые для процессов образования шлака. В качестве флюсов, как правило, используют известняк, состоящий в основном из карбоната кальция (CaCO₃). Полученный в результате диссоциации карбоната кальция оксид кальция (CaO), взаимодействуя с оксидами пустой породы, образует легкоплавкие комплексные соединения. Температура плавления этих соединений не превышает 1350^ОС.

Рис. 1.2‑2. Схема процессов доменной плавки

Для того чтобы шлаки имели заданные свойства, известняк добавляют в количестве до 0,6 т/т чугуна в зависимости от состава пустой породы железорудного материала.

3. Твердое топливо

Так как для процесса разделения рудных материалов и пустой породы продукты плавки – чугун и шлак, должны находиться в жидком состоянии, то требуются высокие температуры.

Тепло, необходимое для получения этих температур, выделяется при сжигании топлива - кокса. При горении кокса (в коксе содержится 84…88% углерода) образуется газообразный восстановитель – монооксид углерода. Восстановитель и тепло, образующиеся при горении кокса, необходимы также для решения второй технологической задачи – отделения железа от кислорода. Эта задача решается в процессе восстановления оксидов железа.

Кокс– еще один компонент доменной шихты. Его расход составляет от 0,35…0,6 т/т чугуна.

Таким образом, в целом, расход доменной шихты составляет 2,4…3,3 т/т чугуна.

Решение первой технологической задачи – отделения железа от пустой породы осуществляется путем ее расплавления.

Производительность средней доменной печи – 5000 т чугуна в сутки. Следовательно, в течение суток в доменную печь должно быть загружено от 12000 до 16500 т материалов. Для сравнения грузоподъемность 1-го железнодорожного вагона составляет – 60 т. Суточный расход материалов превышает 200 вагонов.

Доменный цех, как правило, имеет более 3-х доменных печей. Меньшее количество печей приведет в случае остановки одной из печей к существенному снижению производства чугуна и перебоям в работе других металлургических переделов. Умножим 200 вагонов на 3, получим 600 вагонов.

Взвешивание всей этой массы материалов, транспортировка их и загрузка на колошник возможны лишь при наличии мощного высокоавтоматизированного загрузочного оборудования. Хранение материалов осуществляется на шихтовом дворе, который также включает в себя специальное оборудование.

Таким образом, в комплекс доменной печи входят устройства для хранения, дозировки и загрузки шихты на колошник доменной печи.