Вредные примеси
Промышленные типы железных руд
Железные руды.
СЫРЬЕ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ
Сырьём для выплавки чугуна служат специально подготовленные железные руды, топливо (твердое, жидкое и газообразное), флюсы, воздух и иногда марганцевые руды.
Смесь твердых компонентов сырья, загружаемого доменную печь, называется шихтой.
Вследствие высокого сродства к кислородужелезо находится в природе в виде оксидов различной степени окисления.
Минеральные породы, содержащие подобные оксиды в смеси с пустой породой называются железными рудами.
Пустая порода состоит из оксидов кремния, алюминия, кальция и магния, которые образуют различные силикаты и алюмосиликаты.
Железные руды в качестве вредных примесей также содержат соединения серы, фосфора, мышьяка и других элементов.
По содержанию железа руды делятся на бедные (менее 30%), средние (30—50%) и богатые (более 50%).
Промышленные типы железных руд классифицируют по типу преобладающего рудного минерала:
1) магнитные железняки состоят в основном из минерала магнетитаFe3O4 .; характеризуются наиболее высоким содержанием железа – до 75% и наиболее низким содержанием серы; В наиболее распространенных рудах содержание железа составляет 50—60%, обычно они содержат серу и фосфор и трудно восстанавливаются.
2) красные железняки содержат 50-70% железа в виде минерала гематита - Fe2O3 содержит незначительное количество примесей серы и фосфора. Образуется в результате выветривания и окисления магнитного железняка. Содержит 50—70% железа с небольшим количеством серы и фосфора. Легко восстанавливается.
3) бурые железняки представляют собой гидроксидыжелеза состава Fe2O3∙nH2O с переменным количеством связанной воды (бедны по содержанию железа от 25 до 50%), часто загрязнены вредными примесями – серой, фосфором, мышьяком. Легко восстанавливается.
4) шпатовые железняки (сидерит) содержат железо в виде его карбонатаFeCO3, без каких либо примесей, (содержание железа не превышает 30-40%).
Железо добывают из минералов с процентным содержанием не менее 16% - магнетит (магнитный железняк) - Fe3O4 (72,4% Fe), гематит (железный блеск или красный железняк) - Fe2O3 (70% Fe), бурые железняки (гётит, лимонит и т.п.) с содержанием железа до 66,1% Fe, но чаще 30-55%.
Сера встречается в рудах в виде пирита (FeS2) и придает стали «красноломкость» - хрупкость при ковке и прокате металла.
Фосфор встречается в рудах в виде фосфорита и сообщает стали «хладноломкость» - хрупкость при обычных условиях.
Топливо обеспечивает создание в печи высоких температур, необходимых для протекания реакций восстановления оксидов железа, образование оксида углерода (II) и водорода, являющихся газообразными восстановителями, диффузию углерода в восстановленное железо и образование чугуна. В качестве топлива используется преимущественно каменноугольный кокс и, для снижения его расхода, добавки газообразного (пpиродный и коксовый газы), жидкого (мазут) и аэрозольного (угольная пыль) топлив. Доменный кокс должен обладать высокой прочностью, сопротивлением к истиранию, не спекаться в условиях доменного процесса и содержать минимальные количества золы, серы и фосфора.