Нагрев шихты
НАГРЕВ ШИХТЫ, УДАЛЕНИЕ ВЛАГИ И РАЗЛОЖЕНИЕ УГЛЕКИСЛЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Шихта, вносимая в доменную печь, содержит гигроскопическую влагу (например, в коксе 1—5%), а иногда гидратную влагу и карбонаты.
Гигроскопическая влага легко испаряется на колошнике и для ее удаления не требуется дополнительное тепло, так как температура колошниковых газов выше температуры испарения влаги.
Гидратная влага появляется лишь при применении железных руд, она находится в соединении с Fe203 (в буром железняке) или в соединении с А1203 (в каолинитах Al203-2Si02-2H20). Эти соединения разлагаются при 400—1000° С, и выделяющийся водяной пар взаимодействует с окисью углерода или углеродом.
Положительный тепловой эффект первой реакции не имеет особого значения, так как тепло выделяется на колошнике и уносится отходящими газами. Две вторые реакции эндотермические. Их протекание связано с расходом тепла и обогащением газа водородом.
Если в шихте находятся карбонаты CaC03, MgC03, FeC03 и MnC03, то они будут разлагаться по эндотермической реакции МеС03 = МеО + С02.
С термодинамической точки зрения разложение карбонатов начинается при условии, если упругость диссоциации карбоната рсог превышает фактическое парциальное давление С02, а интенсивное разложение наступает при так называемой температуре «химического кипения» (Тх.к), когда упругость диссоциации становится равной общему давлению газов.
В доменной печи общее давление в средней ее части составляет около 0,3 Мн/м2 (около 3,0 am.,
Таким образом, разложение СаС03 в доменной печи интенсивно протекает при температуре примерно 990° С, разложение крупных кусков заканчивается при еще более высокой температуре. Это приводит к затрате тепла в таких зонах печи, в которых должен интенсивно протекать процесс восстановления железа. Кроме того, если процесс разложения известняка распространяется в зоны с высокой температурой, то неизбежно расходуется углерод по эндотермической реакции С02 + С = 2СО, поэтому приход тепла в нижние зоны печи уменьшается, израсходованный по этой реакции углерод не достигает фурм. Поскольку часть С02 не разлагается углеродом кокса, отношение С02 : СО в газе увеличивается и, следовательно, процессы восстановления замедляются.
В последнее время стали применять офлюсованный агломерат, что исключает в конечном итоге подачу карбонатов в доменную печь. Офлюсованный агломерат, как указывалось выше, лучше восстанавливается по сравнению с обычным агломератом. При применении офлюсованного агломерата заметно улучшаются условия шлакообразования.