Основные реакции доменного процесса

Главной задачей доменного процесса является восстановление окислов железа и отделение пустой породы от металла.

Стадия восстановления:

3Fе₂О₃ + СО 2Fе ₃О₄ + CО₂ + Q

Fе₃О₄ + CО 3FеО + СО₂ – Q

FеО + СО Fе + CО₂ + Q

FеО + C Fе + CО – Q

Благодаря значительному давлению диссоциации Fе₂О₃ она легко восстанавливается до Fе₃О₄ даже при содержании СО в газовой фазе порядка сотых долей процента.

В доменной печи происходит также восстановление примесей, содержащихся в руде: Si, Mn, S, P, Cu, Ni, V, Cr, Co и др. Они, восстанавливаясь, переходят в чугун. Основные примеси:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO

MnO + C = Mn + CO

P₂O₅ + 5C = 2P + 5CO

Содержащиеся в шихте окислы CaO, Al₂O₃, MgO, и часть SiO₂ и MnO образуют шлак. Сера распределяется между чугуном и шлаком, причём, чем больше CaO а шихте, тем меньше серы в чугуне:

FeS + CaO = CaS +FeO

Доменный процесс выпускает три вида чугуна:

1. Литейный чугун: высокое содержание Si и P; Si до 4% и P до 0,3%.
2. Передельные чугуны: малое содержание всех примесей (для производства стали)
3. Специальные чугуны: Si ~15-20% и/или + Mn, Ti, V, Cr, Ni

Для интенсификации доменной плавки применимы:

1. Повышенное давление газов в печи, что приводит к:

а) уменьшению объемов газов и скорости их движения вверх;

б) более полному использованию восстанавливающей способности газов;

в) снижению расхода кокса.

1. Применение кислорода для обогащения воздушного дутья, что приводит к:

а) форсированию плавки за счет уменьшения содержания азота в газе;

б) повышению температуры в горне и более полному восстановлению Si и Mn, что важно при выплавке литейных чугунов и ферросплавов.

1. Вдувание природного газа и пылевидного топлива – снижение расхода кокса.