Загадка кокса


 
Загадка кокса

Кокс – это твердый остаток, полученный при нагревании угля без доступа воздуха до температуры 900 – 1000°С. Но из разных углей получают и разный кокс, который по внешнему виду может и не различаться, а по свойствам одинаковый на вид кокс может быть или хрупким, или твердым.

Содержание минеральных составляющих в коксе – зольность, а также серы, азота, фосфора, углерода, кислорода, водорода и других химических элементов может быть различным и зависит от исходного сырья – угля.

Вопрос о качестве кокса является главным в коксохимической промышленности, так как восемьдесят процентов всего производимого кокса потребляет черная металлургия для доменного производства. Какой же кокс нужен домне? Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно хотя бы в основных чертах разобраться в основах конструкции современной доменной печи и доменного процесса.

Любая доменная печь представляет собой конусообразную металлическую конструкцию высотой 20 – 30 и диаметром в самой широкой части 5 – 10 метров. Внутри эта конструкция выл­ожена (футерована) огнеупорным кирпичом. Кладка во время работы доменной печи охлаждается водой.

Сверху в доменную печь загружают железорудные материалы: руду, агломерат, горючее – кокс, флюсы (легкоплавкие компоненты) – доломит, известняк, флюорит и другие компоненты доменной шихты, а образующийся в процессе доменной плавки газ отводят. Верхняя часть доменной печи называется колошником, поэтому и отходящие газы называют колошниковыми.

Средняя часть печи – конусообразная и самая большая по объему – называется шахтой, в которой находится столб загруженных в доменную печь материалов, и здесь происходят процессы восстановления оксидов железа и образования железа и чугуна.

Высокая температура в доменном процессе достигается за счет интенсивного горения кокса. Для этого через специальные отверстия и устройства, называемые фурмами, в домну вдувают воздух, нагретый в воздухонагревателях – кауперах до температуры 1200 – 1350°С.

Кокс, сгорающий в зоне фурм, развивает температуру до 1800°С. Углекислый газ – диоусид углерода, образующийся при горении кокса, поднимается вверх по шахте доменной печи и встречается с опускающимися сверху кусками кокса. При температурах свыше 800°C интенсивно проходит реакция взаимодействия между диоксидом углерода и коксом с образованием оксида углерода (угарного газа). Он и является тем восстановителем оксидов железа, которые составляют основу железорудных материалов, загружаемых в доменную печь. В результате значительная часть оксида углерода окисляется снова до диоксида (углекислоты). Чем лучше работает домна, тем меньше в отходящих газах содержится оксида углерода.

 Образующиеся капли железа стекают по кускам шихтовых материалов вниз навстречу поднимающимся газам. По пути железо науглероживается, образуя чугун, в принципе представляющий собой железо, в котором растворено 3 – 4% углерода.

И кокс, и рудная часть доменной шихты, кроме полезных составляющих – углерода и железа, вносят в доменную печь балласт, а иногда и вредные для конечного продукта вещества. Минеральная часть руды и кокса в основном состоит из кремнезема. Этот трудноплавкий материал переходит в шлак, образующийся в процессе доменной плавки из неметаллической части материалов, загружаемых в печь, который может быть очень вязким и плохо отделяться от чугуна.

Для того чтобы сделать шлак легким, подвижным, в доменную печь и загружают флюсы – известняк, доломит, флюорит и другие материалы, которые, соединяясь с кремнеземом, дают легкоплавкие подвижные шлаки. Образование шлаков – такой же важнейший процесс, как и образование чугуна. Искусство металлурга заключается в том, чтобы удачно отделить металл от примесей.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий