Устройство доменной печи и физико-химич. Сущность доменного процесса

Сырьём являются железные руды, флюсы, топливо (кокс). Исходные материалы доменной плавки, взятые в необходимых соотношениях, называются шихтой. Шихта послойно загружается в доменную печь. Доменная печь представляет собой вертикальную плавильную печь шахтного типа. Объем печи, занятый шихтовыми материалами и продуктами плавки, наз. полезным объемом. Доменные печи имеют высоту до 35м и полезный объем 3000-5000 м³. Шихту загружают в печь через колошник. В нижнюю часть печи через фурмы под давлением вдувается подогретый до 900-1000⁰С воздух. Топливо, встретившись с горячим воздухом, начинает гореть. Образовавшийся в результате горения углекислый газ (С+О₂=СО₂) поднимается вверх и восстанавливается углеродом кокса: СО₂+Скокс=2СО. Восстановление руды оксидом углерода происходит по реакциям: 3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄+CO₂; Fe₃O₄+CO=3FeO+CO₂; FeO+CO=Fe+CO₂. В верхних частях печи оксид углерода СО распадается с выделением сажистого углерода: 2CO=CO₂+Cсаж. Образовавшийся сажистый углерод проникает через поры и трещины внутрь кусков руды и восстанавливает железо: FeO+Cсаж=Fe+CO, происходит науглероживание восстановленного железа по реакциям: 3Fe+2CO=Fe₃C+CO₂, 3Fe+C=Fe₃C. Образовавшийся карбид железа Fe₃C растворяется в металле и постепенно образует сплав железа с углеродом, наз. чугуном. В ходе доменной плавки также происходит процесс шлакообразования. Шлак выпускается в расплавленном состоянии через шлаковую лётку. Шлак используют для получения различных строительных материалов. Образующаяся в ходе плавки смесь различных газов наз. колошниковым газом. Он удаляется через газоотводы в колошнике. После очистки от пыли колошниковый газ используется как топливо для различных производственных целей.