Горение топлива. 
Материаловедение

В результате горения кокса (С + 0₂ = = С0₂ + 393,51 кДж) и частичного перехода в присутствии твердого углерода кокса двуоксида углерода в оксид углерода (С0₂ + С = 2СО — 171,88 кДж) в доменной печи выделяется теплота и образуется газовый поток, содержащий СО, С0₂ и другие газы, и в печи немного выше уровня фурм температура становится более 2000 °C. Горячие газы, поднимаясь вверх, нагревают шихтовые материалы, охлаждаясь до 400—300 °С у колошника. В зоне печи, где температура газов достигает 700—450 °С, часть оксида углерода разлагается с образованием сажистого углерода, оседающего на шихтовых материалах. Остальная часть газа (колошниковый газ), состоящего в основном из СО, С0₂, N₂, Н₂, СН₄, отводится из печи по трубам и после очистки используется как топливо для воздухонагревателей.

В нагретой шихте (агломерат, кокс), опускающейся навстречу потоку газов, происходят химические превращения: удаляется влага, из топлива выделяются летучие вещества, а при прогреве шихты до температуры 570 °C начинается основной процесс — восстановление оксидов железа, содержащихся в агломерате. Этот процесс протекает в результате взаимодействия оксидов железа с оксидом углерода и твердым углеродом кокса, а также водородом. Восстановление твердым углеродом называют прямым, а газами — косвенным. В результате процессов восстановления оксидов железа, части оксидов марганца и кремния, фосфатов и сернистых соединений, растворения в железе С, Mn, Si, Р, S в печи получается чугун.

В нижней части печи в результате сплавления оксидов, пустой породы, руды, флюсов и золы топлива постепенно образуется шлак. Его состав изменяется по мере скапливания на поверхности жидкого чугуна благодаря меньшей плотности, и зависит от состава применяемых шихтовых материалов и выплавляемого чугуна. Оксиды Al₂0₃, СаО, MgO, содержащиеся в пустой породе, полностью переходят в шлак. В шлаке также содержится часть не восстановившихся окислов Si0₂, MnO, FeO и CaS.

По мере накопления чугуна и шлака их выпускают из печи: чугун через 3—4 ч выпускают из чугунной летки (см. рис. 1.3), а шлак — через 40—50 мин после выпуска чугуна. С небольшими перерывами выпуск шлака продолжают до последующего выпуска чугуна с тем, чтобы обеспечить максимальную выдачу шлака через шлаковые летки. Чугунную летку открывают бурильной машиной, а после выпуска чугуна закрывают огнеупорной массой. Чугун и шлак сливают по желобам в чугуновозные ковши и шлаковозные чаши, установленные на железнодорожных платформах. Емкость чугуновозных ковшей 90—140 т, в них чугун транспортируют в кислородно-конверторные или мартеновские цеха для передела в сталь.

Чугун, не используемый в жидком виде, поступает на разливочные машины, где затвердевает в виде чушек-слитков массой 45 кг. Часто жидкий шлак из доменной печи не сливают в шлаковозные чаши, а для удобства дальнейшего использования подвергают мокрой грануляции: па него направляют струю воды, иод действием которой он рассыпается на мелкие гранулы.

Продукты доменного производства и их применение.

Их подразделяют на основные и побочные.

Основные продукты:

• • передельный чугун, который выплавляют для передела его в сталь в конверторах или мартеновских печах; содержит 4,0−4,4% С; до 0,6−0,8% Si; до 0,25−1,0% Мп; 0,07−0,3% Р и 0,03−0,07% S;
• • литейный чугун (до 2,75—3,25% Si) используют для переплава на машиностроительных заводах при производстве фасонных отливок;
• • доменные ферросплавы (сплавы железа с кремнием, марганцем и другими металлами) для раскисления и легирования стали: доменный ферросилиций с 9—13% Si и до 3% Мп; доменный ферромарганец с 70—75% Мп и до 2% Si; зеркальный чугун с 10—25% Мп и до 2% Si.

Побочные продукты:

• • из шлаков производят шлаковату, шлакоблоки, цемент;
• • колошниковый газ после очистки от пыли используют как топливо для нагрева воздуха, вдуваемого в доменную печь, а также в цехах металлургических заводов.