» » Общая характеристика процессов, происходящих в доменной печи
09.06.2015

В доменной печи в условиях постепенного возрастания температуры и под воздействием горячих восстановительных газов шихтовые материалы подвергаются существенным изменениям. При нагреве куски могут растрескиваться и даже распадаться. При этом увеличивается их реагирующая поверхность, но уменьшается газопроницаемость. Слеживание, спекание и скопление мелочи в слое уменьшают газопроницаемость и реагирующую поверхность.
Из материалов удаляются летучие вещества: влага, конституционная вода, углекислота и в меньшей мере другие возгоняемые вещества.
Восстанавливаются окислы металлов и прежде всего — железа, а кроме него и окислы марганца, фосфора, кремния, серы, иногда хрома, никеля, титана, ванадия, мышьяка, цинка, свинца, меди и др. При этом происходит науглероживание металла.
До полного восстановления всего железа и до заметного развития восстановления прочих элементов начинается шлакообразование — соединение окислов некоторых элементов в более сложные комплексы, образующие при взаимном растворении легкоплавкую жидкость (шлак), стекающую вниз и меняющую при нагреве свой состав. Изменение состава шлака происходит при растворении в нем твердых компонентов и восстановлении некоторых элементов из окислов, находившихся в первичном шлаке. Окончательный состав шлака устанавливается на уровне фурм после присоединения к нему золы горючего, восстановления остатков окислов железа, марганца, кремния и фосфора и перехода значительной части серы в шлак.
На уровне фурм различные элементы окисляются кислородом дутья. Сначала сгорает углерод кокса (или древесного угля) в углекислый газ и окись углерода; азот и водород поступают из воздуха, водяного пара и летучих веществ горючего. У фурм возможно окисление кислородом дутья составных частей чугуна: железа, углерода и других элементов.
Из рассмотренных превращений лишь первое не определяется химическими реакциями. Все остальные превращения являются физико-химическими процессами, которые подчиняются законам физической химии (принцип подвижного равновесия, правило фаз, закон Гесса, первое и второе начала термодинамики и др.).