Доменная Печ

Першыя доменныя печы з’явіліся ў Еўропе ў сяр. 14 ст., у Расіі — каля 1630 года.

Слова домна паходзіць ад ст.-слав.: дъмѫ, дѫти — дзьмуць, і рус.: дъмьница, домница. На іншых мовах: англ.: blast furnace — дуццевая печ, ням.: Hochofen — высокая печ, фр.: haut fourneau — высокая печ. Пры гэтым, ёсць карэннае адрозненне ў значэнні слоў домніца і доменная печ — з домніцаў атрымлівалі (у выглядзе кавалкаў або крыц) штукі адноўленага сырадутнага (ад слова «сырое», т.б. непадагрэтае дуццё) жалеза, а ў доменнай печы — вадкі чыгун, таксама збіраецца вада якая сцякае з металу і ўтвараецца металічная вада і дамешкамі кальцыю.

 

Доменная печ уяўляе сабой будынак вышынёй да 35 м, вышыня абмяжоўваецца трываласцю коксу, на якім трымаецца ўвесь слуп шыхтавых матэрыялаў. Загрузка шыхты ажыццяўляецца зверху, праз тыпавую загрузачную прыладу, якая адначасова з’яўляецца і газавай засаўкай доменнай печы. У домне аднаўляюць багатую жалезную руду (цяпер (2009) запасы багатай жалезнай руды захаваліся толькі ў Аўстраліі і Бразіліі), агламерат або акатышы. Часам у якасці руднай сыравіны выкарыстоўваюць брыкеты.

 

Схема доменнай вытворчасці

1: жалезная руда + вапняк
2: кокс
3: стужка канвеера
4: калошнік з апаратам, якія прадухіляюць сыход даменнага газу ў атмасферу
5: пласт коксу
6: пласты вапняка, аксіду жалеза, руды
7: гарачае паветра (з тэмпературай каля 1200 °C)
8: дзындра
9:вадкі пераробны чыгун

10: шлакавы коўш
11: чыгунавоз
12: цыклон для ачысткі даменнага газу ад пылу перад спальваннем яго ў рэгенератарах 13

13: рэгенератары (кауперы)
14: дымавая труба
15: падача паветра ў рэгенератары (кауперы)
16: парашок вугалю
17: коксавая печ
18: рэзервуар для коксу
19: газаадвод для гарачага калошнікавага газу

 

Доменная печ складаецца з пяці канструктыўных элементаў: верхняй цыліндрычнай часткі — калошніка, неабходнага для загрузкі і эфектыўнага размеркавання шыхты у печы; самай вялікі па вышыні канічнай часткі, якая пашыраецца — шахты, у якой адбываюцца працэсы нагрэву матэрыялаў і ўзнаўленні жалеза з аксідаў; самай шырокай цыліндрычнай часткі — распару, у якім адбываюцца працэсы размякчэння і плаўлення адноўленага жалеза; канічнай часткі, якая завужаецца — заплечыкаў, дзе ўтвараецца аднаўленчы газ — монааксід вуглярода; цыліндрычнай часткі — горану, служачага для скаплення вадкіх прадуктаў доменнага працэсу — чыгуну і шлаку.

У верхняй частцы горана размяшчаюцца фурмы — адтуліны для падачы нагрэтага да высокай тэмпературы дуцця — сціснутага паветраа, узбагачанага кіслародам і вуглевадародным палівам.

На ўзроўні фурмаў развіваецца тэмпература каля 2000 °C. Вышэй тэмпература зніжаецца, і каля калошнікаў даходзіць каля 270 °C. Такім чынам у печы на рознай вышыні ўсталёўваецца розная тэмпература, дзякуючы чаму працякаюць розныя хімічныя працэсы пераходу руды ў метал.

У верхняй частцы горана, дзе прыток кіслароду досыць вялікі, кокс згарае, утвараючы дыяксід вуглярода і вылучаючы вялікую колькасці цеплыні.

${\displaystyle C+O}$ _{${\displaystyle 2}$} ${\displaystyle =CO}$ _{${\displaystyle 2}$} ${\displaystyle +Q}$ 

Дыяксід вуглярода, пакідаючы зону, узбагачаную кіслародам, уступае ў рэакцыю з коксам і ўтварае монааксід вугляроду — галоўны аднаўляльнік доменнага працэсу.

${\displaystyle CO}$ _{${\displaystyle 2}$} ${\displaystyle +C=2CO}$ 

Паднімаючыся ўверх монааксід вугляроду ўзаемадзейнічае з аксідамі жалеза, адымаючы ў іх кісларод і аднаўляючы да металу:

${\displaystyle Fe}$ _{${\displaystyle 2}$} ${\displaystyle O}$ _{${\displaystyle 3}$} ${\displaystyle +3CO=2Fe+3CO}$ _{${\displaystyle 2}$} 

Атрыманае ў выніку рэакцыі жалеза кроплямі сцякае па распаленым коксу ўніз, насычаючыся вугляродам, у выніку чаго атрымліваецца сплаў, які ўтрымоўвае 2,14 — 6,67 % вугляроду. Такі сплаў завецца чыгуном. Апроч вугляроду ў яго ўваходзяць невялікая доля крэмнію і марганцу. У колькасці дзесятых доляў адсотка ў склад чыгуну ўваходзяць таксама шкодныя прымешкі — сера і фосфар. Апроч чыгуну ў горане ўтвараецца і скапляецца шлак, у якім збіраюцца ўсе шкодныя прымешкі.

Раней, шлак выпускаўся праз асобную шлаковую лётку. Цяпер і чыгун, і шлак выпускаюць праз чыгунную лётку адначасова. Падзел чыгуну і шлаку адбываецца ўжо па-за доменнай печчу — у жолабе, пры дапамозе падзеляльнай пліты. Аддзелены ад шлаку чыгун зліваецца ў чугунавозныя каўшы і вывозіцца ў сталеплавільны цэх.

• Чорная металургія
• Мартэнаўская печ