Лекция 13

ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

Исходные материалы и их подготовка к плавке

Сырьём для выплавки чугуна служат железные руды (основное сырьё), флюсы, топливо.

Виды железных руд:

Магнитный железняк – содержит 50-60% Fe в виде магнитного оксида Fe₃O₄ (магнетит).

Красный железняк – содержит 50-70% Fe в виде безводного оксида Fe₂O₃ (гематит).

Бурый железняк – содержит 25-50% Fe в виде гидроксидов 2Fe₂O₃ · 3H₂O (лимонит) и Fe₂O₃ · H₂O (гётит).

Шпатовый железняк – бедная руда, содержит 30-40% Fe в виде карбоната FeCO₃ (сидерит).

В доменном производстве используются также марганцевые руды как добавка для введения в чугун марганца и как исходный материал для получения ферромарганца. Эти руды содержат 20-55% Mn в виде различных оксидов и карбонатов (MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄, MnCO₃).

Дробление и сортировка руд по крупности служит для получения кусков оптимальной для плавки величины.

Обогащение руды основано на различии физических свойств минералов, входящих в её состав. Методы обогащения: а) гравитация, основанная на отделении руды от пустой породы при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита, на котором лежит руда: пустая порода вытесняется в верхний слой и уносится водой, а рудные минералы опускаются; б) магнитная сепарация, основанная на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы (разделяют магнитом).

Рудная мелочь и тонкоизмельчённые концентраты препятствуют движению газов, чем затрудняют плавку. Для устранения этого проводят окускование мелкой породы. Существуют два способа:

1. Агломерация. Концентрат руды, рудная мелочь и пыль спекают в пористые куски при 1300-1500°С. В процессе спекания удаляются сера (на 85-95%) и мышьяк.

2. Окатывание. Смесь тонкоизмельчённых концентратов, флюса, топлива увлажняется и обрабатывается во вращающихся барабанах и тарельчатых грануляторах. Получаются шарики-окатыши диаметром 20-30 мм. Окатыши сушат при 200-400°С и обжигают при 1200-1400°С для придания им прочности.