Описание сырья, исходных материалов, готовой продукции

Для получения чугуна в доменную печь загружают руды, флюсы и топливо.

Железными рудами называются горные породы, извлечение железа из которых является экономически целесообразным. Железные руды состоят из окислов железа и пустой породы. Содержание различных составляющих в руде неодинаково. Обычно в железной руде содержится 45—55% железа, в особенно богатых рудах иногда до 70%.

С точки зрения пригодности руды для доменной плавки железные руды различают по богатству (содержанию в них железа), содержанию вредных примесей, восстановимости, качеству пустой породы и физическому состоянию руды.

Богатство руды является одним из основных показателей, определяющих целесообразность использования ее в доменной плавке. Чем более богатая руда загружается в доменную печь, тем выше ее производительность при прочих равных условиях.

К вредным примесям железных руд относят серу, фосфор, мышьяк и цинк. Присутствие в полученном чугуне значительного количества серы приводит к тому, что ее приходится удалять при переработке чугуна в сталь. Это влечет за собой удлинение процесса получения стали, а, следовательно, увеличение ее стоимости. Если же оставить содержание серы в стали значительным читальным, то это вызовет красноломкость последней, т. е. хрупкость при нагреве до температур красного каления. Содержание фосфора в получаемом из руд чугуне приводит к его хладноломкости, т. е. обусловливает хрупкость при обычных температурах. Однако в некоторых случаях содержание фосфора в чугуне не является вредным. Это наблюдается в тех случаях, когда чугун подвергают специальной переработке (томасовский процесс), во время которой фосфор является основным источником тепла. Тепла, выделяющегося при выжигании фосфора, достаточно в этом случае для осуществления процесса передела жидкого чугуна в сталь. При этом также образуются высокофосфористые шлаки, которые используются в сельском хозяйстве как удобрение.

Магнитный железняк(  или ) получил свое название из-за проявления магнитных свойств. По физическому строению магнитные железняки очень плотны, трудно проницаемы для доменных газов, трудновосстановимы, содержат значительное количество вредных примесей серы и фосфора.

Красный железняк(Fе₂О₃) в химически чистом виде содержит 70% железа. Он получил свое название из-за ярко выраженного цвета. Эти руды широко распространены. Однако эти руды в основной своей массе являются пылеватыми и их, как правило, подвергают агломерации.

Бурые железнякисодержатся в природе в виде многих разновидностей. Наиболее распространенными разновидностями являются лимонит (2Fе₂О₃ • ЗН₂О) и гетит (Fе₂Оз-Н₂О). Бурые железняки весьма распространены в природе и встречаются как в виде плотных масс руды, так и в виде руд, отдельные зерна которых плохо связаны между собой. Зачастую пласты бурого железняка небольшой мощности отлагаются на дне болот и водоемов. В этом случае они содержат большое количество землистых примесей. Бурые железняки всех разновидностей являются наиболее легковосстановимьми рудами. Это объясняется тем, что при нагреве гидраты разлагаются, влага испаряется, я руда приобретает пористое строение, что способствует ее химической обработке. Перед загрузкой такой руды в доменную печь необходимы ее обогащение и агломерация.

Сидериты(FеС0₃) являются наиболее бедными и в химически чистом виде содержат 48,2% железа. Существует несколько разновидностей сидеритов: шпатовый железняк, глинистый железняк и углистый железняк, содержащий в пустой породе углистые вещества. Сидерит в только что добытом состоянии имеет сероватый цвет, иногда с зеленым или буроватым оттенками.

В шихту доменных печей вводят марганцевые руды, так как содержащийся в них марганец препятствует переходу серы в чугун.

В природе чаще всего марганцевая руда состоит из двуокиси марганца (МnО₂). Она встречается в природе значительно реже, чем железная руда. При плавке в доменной печи только часть марганца из руды переходит в чугун. В природном состоянии марганцевые руды бывают порошковатыми и кусковыми.

 Для того чтобы перевести содержащуюся в шихте пустую породу и образующуюся в результате горения топлива золу в шлак нужного состава, в доменную печь загружают флюсы. Одновременно флюс переводит в шлак и серу. Количество флюса зависит от химического состава пустой породы и золы кокса, а также от содержания в шихтовых материалах серы.

Загружаемые в доменную печь руды содержат железо в виде окислов, т. е. в соединении с кислородом. Для того чтобы получить железо, необходимо отнять этот кислород, т. е. провести восстановление. В доменной печи основными восстановителями являются углерод С и окись углерода СО. Часть углерода расходуется для науглероживания восстановленного железа и получения чугуна. Необходимо также, чтобы в печи поддерживалась температура, достаточная для расплавления образовавшихся чугуна и шлака. Тепла, выделяющегося при горении углерода, должно быть достаточно для осуществления всех реакций, идущих с поглощением тепла.

Используемое топливо должно обладать высокой теплотой сгорания, содержать, возможно, меньшее количество вредных примесей (серы, фосфора) и золы, быть пористым (что облегчаем его сжигание) и достаточно прочным.

В настоящее время основным видом топлива, используемого для доменной плавки, является кокс. Коксом называется твердая спекшаяся масса, остающаяся после удаления из каменного угля летучих веществ путем прокаливания его без доступа шелуха при 900—1100°. Хороший кокс имеет светло-серый цвет, недодержит мусора, непропекшейся массы, не пачкает рук, имеет мало трещин.

Готовая продукция доменного цеха – чугун, который широко применяется практически во всех отраслях промышленности. Основные виды чугуна, выплавляемого в доменных печах: передельный чугун, используемый для производства стали в сталеплавильных агрегатах; литейный, идущий для чугунных отливок; специальные чугуны. Побочные продукты доменного производства: доменный газ [теплота сгорания 3,6—4,6 Мдж/м³ (850—1100 ккал/м³)] после очистки от пыли используется для нагрева дутья в воздухонагревателях, а также в заводских котельных установках, коксохимических, агломерационных и некоторых других цехах; доменный шлак находит применение главным образом в промышленности строительных материалов; колошниковая пыль, выносимая из печи и улавливаемая системой газоочистки, содержащая 30—50% Fe, возвращается в шихту доменных печей после её предварительного окускования (главным образом путём агломерации).

Описав сырье, можно рассмотреть технология производства.