metalurgia026

50

kolejne procesy wytwarzania stopów żelaza. Wstępnymi procesami_metalureicz-nymi są tu proces wielkopiecowy Inh - stosowany w niewielkim jeszcze zakresie -proces redukcji bezpośredniej. Procesami rafinacyjnymi są przede wszystkim procesy stalownicze. Staliwo przeznaczone na odlewy jest na ogól wykonane z^gąsek surówki przeróbczej oraz złomu stalowego. Do procesów rafinacyjnych można arównież-załicTye-pi^apiame^rorktktóyy redukcji bezpośredniej i czasem topienie

2.8.1 Rudy żelaza i ich przeróbka

Głównymi rudami żelaza są:

-    j[idy magnetytowe, zawierając^ Fe^Oj i Fe₂Oai od 45 do 70% żelaza,

-    rudy hematytowe. ząwierąjącefl^b^i w zależności od udziału skały płonnej od 40 do 65% żelaza,

-    Ijpionity. których głównym składnikiem jest yy/odniony tlenek żelazowy f2Fc;Or 3 H₂Q/ zawierające nd?5 jo 50.% Fe.

-    gyH<».ryty w których żelazo występuje w postaci węglanu FeCO^Jzawierające rui 3Q_do 40% żelaza.

Wstępna przeróbka rudy ma na celu:.

zwiększenie zawartości metalu w koncentracie,

<0 nadanie koncentratowi odpowiednich właściwości fizycznych i mechanicznych, takich jak: temperatura topnienia, porowatość, wytrzymałość itp., nadanie koncentratowi odpowiedniej kawałkowatości.

Cdfl tg    5'ę prye.7^

mieszanie rud o różnych właściwościach, prażenie rudy,

^scalenie koncentratu zbyt drobnoziarnistego.

Prażenie rudy wykonuje się albo jako odrębny zabieg - najczęściej w piecach szybowych lufy obromwyeh - albo w połączeniu z procesem spiekania. Koncentrat scala się najczęściej przez spiekanie na taśmie spiekalniczej lub przez grudkowanie. Wspomniane wyżej zabiegi, wchodzące w skład procesu wstępnej przeróbki rudy. opisano w podrozdziale 2.1.

2.8.2. Otrzymywanie surówki w wielkim piecu

Jak podano na rysunku 2.31, podstawowym wstępnym procesem metalurgicznym w metalurgii żelaza jest proces wielkopiecowy. Jego istota polega na: C-^edukcji tlenków żelaza zawartych w koncentracie, przede wszystkim za po-lltmku węglany celu otrzymania metalicznego żelaza,

{Oddzieleniu otrzymanego żelaza od skajy,,płonnej przez ich stopienie, co umożliwia rozwarstwienie 2 otrzymanych produktów"ciekłych - surówki j żużla^

Wielki piec jest piecem sz^bowjan. o kształcie pokazanym na rysunku 2.32. W skład instalacji, oprócz właściwego pieca, wchodzą nagrzewnice, służące do podgrzewania powietrza dostarczanego do pieca, urządzenie załadowcze, instalacja odprowadzająca gazy wielkopiecowe oraz układy odbioru żużla i surówki. Stalowy płaszcz wielkiego pieca jest wsparty na konstrukcji kratownicowej, a wewnątrz wymurowany materiałami ogniotrwałymi. Pojemność wielkiego pieca wynosi od kilkuset do 5000 n. . Dla przykładu, wymiary pieca o pojemności 2000 m³ wyno-'sząTsrednTca garu 9750 mm, średnica gardzieli 7300 mm, wysokość całkowita 4ł 000 mm.

Gar wielkiego pieca jest wypełniony gorącym koksem, szyb zawiera wsad składający się z warstw koksu, koncentratu rudy oraz topników ładowanych na przemian.    j^pgt    HogtarrTttj^yrp rippfr., niezbędne w procesie redukcji

rudy. Służy on także do wytworzenia CO. stanowiącego reduktor tlenków żelaza. Topnik, który najczęściej stanowi kamień wapienny CaCun. służy do obniżenia temperatury topienia_skałv płonnej. Wspomniane na wstępie dwa procesy, stanowiące istotę procesu wielkopiecowego, są realizowane w następujący sposób: przez dysze jest wdmuchiwane do wielkiego pieca gorące powietrze. Jest ono podgrzewane w nagrzewnicach, których wnętrze, zbudowane w formie kratownicy z ccgly ogniotrwałej, zostało uprzednio nagrzane przez gazy wielkopiecowe. Nagrzewnice są zatem instalowane parami i pracują przemiennie. Tlen_ zawarty., w powietrzu, napotykając na koks, reaguje z nim według wzoru:

& O, >CO,~T

Reakcia ta dostarcza ciepło niezbędne do stopienia wsadu i zajścia reakcji redukcji tlenków żelaza. Dwutlenek węgla napotykając dalsze warstwy knLsn. reaguje z nim i w efekcie wytwarza się tlenek węgla:

Jest on podstawowym reduktorem w procesie wielkopiecowym. Bezpośrednia redukcja węglem i wodorem powstałym z węglowodorów lub pary wodnej ma drugorzędne znaczenie.

JConcgntrat rudy, preesuwąjąc się w szybie od-gardzieli w kierunku spadków, nagrzewa sie. traci wode^a-potem..kolejno ulega redukcji:

->2Fe₃0₄ +CO->, ->3FeO + CO,,

■Fe -t-CO-

3Fe₂0₃ + CO-Fe₃0₄ + CO-FeO + CO-

Ptoces redukcji właściwie zachodzi w stanie stałym i kończy się na wysokości przestronu.