Железо в чистом виде в природе почти не встречается. Основное его количество находится в железной руде.

Железная руда – горная порода, содержащая железо в виде химических соединений с кислородом и другими элементами (окислов). В состав железных руд входят и другие соединения (примеси) в виде кремнезема, глинозема, известняка, не содержащие железо и объединяемые общим понятием – пустая порода.

Железные руды являются исходным сырьем для производства чугуна, который в свою очередь является сырьем для получения стали.

Агрегатом для выплавки чугуна служит доменная печь шахтного типа непрерывно действующая.

Кроме железных руд исходными материалами для доменной плавки являются:

Марганцевые руды используют для введения марганца в состав чугуна.

Топливо, употребляемое для доменного процесса, должно иметь высокую теплотворную способность и малую зольность, обладать пористостью, прочностью при высоких температурах, а также содержать как меньше серы, которая частично переходит из топлива в чугун и ухудшает его свойства.

В качестве топлива при доменном производстве используется каменноугольный кокс, которыйполучают нагревом измельченных каменных углей без доступа воздуха. Для интенсификации выплавки чугуна применяют природный газ и нагретый воздух, содержащий кислород. Нагрев производят в специальных нагревательных аппаратах – воздухонагревателях.

Для отделения пустой породы и золы в доменную печь вводят шлакообразующие материалыфлюсы. При сплавлении с тугоплавкой пустой породой и золой топлива они образуют легкоплавкие химические соединения - шлак. Шлак накапливается поверх жидкого чугуна. В качестве флюсов применяют основные материалы известняк, доломит, кварц, песчаник.

Рассчитанное в определенном соотношении количество загружаемых в доменную печь исходных материалов называется шихтой.

Цель доменного производства – получение чугуна из железных руд в результате их переработки в доменной печи.

Под действием высокой температуры в результате химических процессов образуется сплав железа с различными элементами, который постепенно насыщается углеродом и превращается в чугун.

Чугун– это сплав железа с углеродом, который содержит углерода от 2,14 до 6,67 %. Чугун – это первичный продукт, получаемый из железной руды. Он используется, как исходный материал при выплавке стали, а также для получения чугунных отливок.

Одним из эффективных направлений в улучшении показателей доменного

производства является подготовка железных руд и включает в себя следующие операции:

Производство чугунадробление – для нормальной работы доменной печи куски руды должны быть средних размеров; сортировка руды по размерам; обогащение – это отделение пустой породы, так как в природе богатые руды встречаются редко; окускование мелкой и пылевидной руды - агломерацияили получение окатышей.

Доменная печь – плавильный агрегат шахтного типа с вытянутым в высоту рабочим пространством. Она состоит из следующих частей:

В колошнике находится засыпной аппарат, с помощью которого загружается в определенной последовательности сырье.

В шахте происходит процесс восстановления железа и примесей из окислов руды .

В районе распара производится плавление пустой породы и флюсов с образованием шлака.

В горне на лещади собирается чугун и шлак, которые периодически спускаются через специальные отверстия.

Доменный процесс – совокупность механических, физических и физико-химических процессов.

Основные процессы доменный печи:

1. горение топлива, от которого зависят теплообменные, восстановительные и плавильные процессы определяющие весь ход плавки;

2. восстановление железа из его окислов в результате последовательного отщепления кислорода от окислов руды;

3. науглероживание железа – процесс поглощения железом углерода и других элементов (Mn, Si, S, P) с образованием сложного сплава – чугуна;

4. образование шлака – оплавление пустой породы.

Шихтовые материалы, загружаемые в доменную печь, в результате доменного процесса превращаются в чугун и шлак; чугун - сырье для производства стали и для получения чугунных отливок, шлак используется для получения строительных материалов. Конечными продуктами доменной плавки кроме чугуна и шлака являются: доменный газ – используется после очистки от пыли в качестве топлива; колошниковая пыль - используется при производстве агломерата.

Источники: http://studopedia.ru/15_132307_proizvodstvo-chuguna.html