Производство черных и цветных металлов

18. 4.1 Получение чугуна

Исходными материалами для получения чугуна служат железные руды, топливо и флюсы. В железных рудах основной составляющей частью явля­ются оксиды железа. Кроме них руды содержат пустую породу, состоящую из других оксидов металлов, а также неметаллических включений – глино­зема, известняка, песка.

Для выплавки чугуна применяют магнитный железняк Fe₃O₄ с содержа­нием железа до 70 %, красный железняк Fe₂O₃ с содержанием железа 50–60 %, бурый железняк Fе₂Оз Н₂О c содержанием железа около 30 % ∙ и шпатовый железняк с содержанием железа до 30–40 % в виде FeCO₃.

Топливом служит кокс, получаемый сухой перегонкой (без доступа воз­духа) отдельных видов каменных углей. Он же является восстановителем железа.

В качестве флюсов (плавней) применяются известняк, доломит, кварце­вый песок. Их назначение – понизить температуру плавления пустой поро­ды и для перевода ее и золы топлива в шлак.

Восстановление железа из оксидов и отделение руды от пустой породы выполняется в доменной печи (рисунок 18.10)

Рисунок18.10 – Схема доменной печи: 1 – жидкий чугун; 2 – чугунная летка; 3 – жидкий шлак; 4 – шлаковая летка; 5 – желоб для выпуска чугуна; 6 – фурмы; 7 – желоб для выпуска шлака; 8 – топливо; 9 – руда; 10 – флюс; 11 – капли чугуна; 12 – капли шлака

Руду, флюс и топливо загружают сверху чередующимися слоями. Снизу через фурмы подается нагретый до 600–900 °С воздух.

Топливо горит в верхней части горна. Образующийся оксид углерода восстанавливает железо по схеме:

3Fe₂O₃ + СО ® 2Fe₃O₄ + СО₂;

Fe₃O₄ + СО ® 3FeO + СО₂;

FeO + СО ® Fe + СО₂.

После восстановления железа образуется карбид железа (цементит)

3Fe + 2СО ® Fe₃C + СО₂.

При температуре выше 900 °С происходит науглероживание железа, выше 1147 °С образуется жидкий чугун и плавится пустая порода с флю­сом, а затем и с золой кокса, и образуется шлак. Они собираются в нижней части горна, чугун – внизу, шлак, как более легкий, - над чугуном. Перио­дически чугун и шлак выпускаются через летки. На 1 т чугуна получается 0,6 т шлака. Он используется при изготовлении портландцементов, шлако-щелочных вяжущих, щебня и пр.

Чугуны подразделяются на литейные, применяемые для труб, санитар-ных деталей; передельные, используемые для производства ста­ли; специальные – сплавы железа с марганцем (ферромарганец), с кремнием (ферросилиций) и другими, которые служат раскислителями или легирую­щими добавками при получении стали.

Дата добавления: 2014-12-16