Раздел 2. Производство чугуна и железа
Цель раздела:
Ознакомиться с современными технологиями доменного производства металла
План раздела.
2.1. Технологии доменного процесса
2.2. Показатели работы доменных печей
2.3. Способы внедоменного (бескоксового) получения железа
2.1. Технологии доменного процесса
Основная продукция чёрной и цветной металлургии:
- чугуны: передельный, используемый для передела на сталь, и литейный, для производства фасонных отливок;
- железорудные металлизованные окатыши для выплавки стали;
- ферросплавы (сплавы железа с повышенным содержанием марганца, кремния, ванадия, титана и т.д.) для легированных сталей;
- стальные слитки для производства проката,
- стальные слитки для изготовления крупных кованных валов, дисков (кузнечные слитки);
- слитки цветных металлов для производства проката;
- слитки для изготовления отливок на машиностроительных заводах;
- лигатуры – сплавы цветных металлов с легирующими элементами для производства сложных легированных сплавов;
- слитки чистых и особо чистых металлов для приборостроения и электротехники.
Предприятия металлургии (основной тип – комбинаты):
- Полного цикла - выпускают чугун, сталь и прокат;
- Передельная металлургия - предприятия без выплавки чугуна;
- “Малая металлургия” - выпуск стали и проката на машиностроительных заводах.
Переделы в металлургии – стадия получения или переработки металла:
- Выплавка чугуна;
- Выплавка стали;
- Обработка металлов давлением (прокатка, прессование, ковка, штамповка);
- Дополнительная обработка металла (главным образом проката), полученного после первых трех переделов: холодная прокатка металла, профилирование полосы (производство гнутых профилей), нанесение защитных покрытий, а также производство метизов и некоторых бытовых изделий.
Если распространить это понятие "передела" дальше черной металлургии, то:
- Изготовление деталей машин;
- Сборка машин и т.д.
Для производства черных и цветных металлов применяют различные сырые материалы, являющиеся полезными ископаемыми, или специально приготовленные материалы, а также отходы металлургического производства.
Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руды, флюсы, топливо и огнеупорные материалы.
Исходные материалы для производства чугуна
Чугун – сплав железа и углерода с сопутствующими элементами (содержание углерода более 2,14 %).
Для выплавки чугуна в доменных печах используют:
• железные руды (красный, бурый, магнитный, шпатовый железняки)
• топливо (кокс, возможна частичная замена газом, мазутом).
• флюсы – плавни (известняк, песчаник и др., применяемые для понижения температуры плавления пустой породы, содержащейся в руде, и для перевода ее и золы топлива в шлак)
1. Красный железняк (гематит) содержит много железа (45-65 %) и мало вредных примесей (фосфора и серы). Имеет разную окраску (от темно-красной до темно-серой). Восстановимость железа из руды хорошая.
2. Бурый железняк содержит железо в виде водных окислов (25- 50%). Окраска меняется от желтой до буро-желтой. Пустая порода железняка глинистая иногда кремнисто-глиноземистая.
3. Магнитный железняк содержит 40-70% железа. Руда обладает хорошо выраженными магнитными свойствами, имеет темно-серый или черный с различными оттенками цвет. Пустая порода руды кремнеземистая с примесями других окислов. Железо из магнитного железняка восстанавливается труднее, чем из других руд.
4. Шпатовый железняк (сидерит) содержит железо (30-37 %). Имеет желтовато-белый и грязно-серый цвет. Он легко окисляется и переходит в бурый железняк. Из всех железных руд он обладает наиболее высокой восстановимостью.
Величина браковочного предела по содержанию ценного металла зависит от физических свойств и химического состава горной породы, а также условий ее добычи.
По мере развития техники указанные пределы постепенно снижаются и переработке подвергают все более бедные руды.
Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, содержащимся в них, например, железные, медные, алюминиевые и марганцевые или медно-никелевые, медно-кобальто-никелевые и др.
Запасы руд того или иного месторождения делят в зависимости от степени их изученности на несколько категорий, обозначаемых буквами латинского алфавита: А, В и С.
К категории А относят запасы, вполне установленные и опробованные детальными разведками. К категории В относят запасы, количество которых достаточно точно выявлено разведками, но границы рудных тел установлены еще недостаточно определенно. К категории С относят запасы, выявленные по естественным обнажениям и геофизическим данным.
Категорию С разделяют на Сх - недостаточно изученные и С2— прогнозные. Общими балансовыми запасами называют сумму запасов А + В + С = А + В + С, + С2.