Доменный процесс представляет собой один из основных методов получения стали из железной руды. Он был изобретен в середине 19 века и до сих пор широко применяется в промышленности. Доменный процесс называют безотходным благодаря тому, что позволяет использовать практически все отходы и обогащать шихты с применением минимальных ресурсов. В этой статье мы подробнее рассмотрим, почему доменный процесс называют безотходным и как он осуществляется.
Как работает доменный процесс
Доменный процесс – это технология, которая основана на процессе прямого выделения чугуна из железной руды в расплавленном состоянии при высокой температуре. Этот процесс происходит в доменном печи, которая представляет собой большой цилиндрический сосуд, заполненный шихтой – смесью различных компонентов. Шихта содержит железную руду, кокс и известняк.
Кокс – это уголь, который был предварительно обработан при высокой температуре в коксовых печах, где происходит извлечение воды, дегазация и другие процессы, с целью увеличения концентрации углерода, что необходимо для дальнейшей реакции.
Известняк необходим для образования шлака, который разделяет чугун и жидкость, образовавшуюся в результате обработки шихты. Жидкость содержит окислы железа и другие элементы. Однако, жидкость быстро окисляется при контакте с воздухом, и становится не пригодной для применения.
Таким образом, для производства чугуна происходит процесс прямого восстановления оксидов железа до стадии металла в расплавленном состоянии. Для этого шихту засыпают в доменную печь сверху, затем нагревают горелками до высокой температуры, при которой происходят химические реакции.
В результате происходит окисление кокса и выделение углекислого газа. Образовавшийся углекислый газ вместе с продуктами окисления кокса выступает в роли окислителя. Он реагирует с железными окислами, приводя к образованию газообразного диоксида углерода и металлического железа. Реакция протекает при высокой температуре и сильном давлении, позволяющем получить высокое качество продукта.
Преимущества и недостатки доменного процесса
Доменный процесс имеет ряд преимуществ перед другими методами производства стали. Во-первых, он позволяет использовать различные виды руды и образовывающиеся отходы. Известняк, который используется в качестве добавки, получают из направленных и неаппровизионированных источников, таких как известняковые карьеры и оцененные запасы карбонатов в качестве производственного отхода со стальных заводов. Этот подход уменьшает затраты на сырье, сокращает размеры необходимых земельных участков и защищает окружающую среду от загрязнения.
Во-вторых, доменный процесс позволяет получать сталь высокого качества. Чугун, получаемый в результате этого процесса, содержит относительно мало примесей и имеет оптимальный уровень углерода, что обеспечивает резкий повышенный спрос на конечный продукт и его качество сильно зависит от привлекательности данного аспекта.
Наконец, доменный процесс сочетает высокую производительность с низкими затратами и простотой технологии. Благодаря этому он остается популярным в многих странах и используется в производстве около 90% свободного железа.
Однако, существуют и некоторые недостатки доменного процесса. Процесс требует высокой технологической оснащенности и большого количества энергии, что может вызвать загрязнение окружающей среды и повышенный уровень выбросов. Кроме того, доменный процесс имеет низкую эффективность и может обрабатывать только ограниченное количество шихты за единицу времени.
Окончание
В целом, доменный процесс является технологически продвинутым и популярным процессом получения стали. Он широко используется благодаря тому, что позволяет использовать различные виды руды и образовывающиеся отходы, а также стимулирует повышение качества конечного продукта. Остается актуальной проблемой минимизации различных проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, поэтому промышленность работает над тем, чтобы сократить выбросы и увеличить производительность с оптимизацией ресурсов и переработки отходов.