Железные руды — виды, месторождения. Доменный процесс

Для выплавки чугуна нужны железная руда, флюсы и топливо.

Железные руды

Железные руды представляют собой горные породы, содержащие железо, причем в таком количестве, что руду выгодно перерабатывать. В природе имеется около 20 минералов с высоким содержанием железа (23—72%). Железо в руде находится в виде окислов или солей, соединенных с горной породой. В зависимости от состояния, в котором находится железо, различают четыре вида железных руд.

Бурый железняк содержит Железо в виде водного окисла 2Fe2O3-3H2O. Цвет руды желто-бурый. Эта руда бедна железом (от 35 до 60%), а серы и фосфора, наоборот, содержит больше, чем другие руды. Руда легко восстановима. Крупнейшие ее месторождения находятся на Урале (Бакальские руды с высоким содержанием железа, почти без примесей серы и фосфора). Большие запасы бурого железняка в порошкообразном виде имеются на Керченском полуострове. Известны также Тульское и Липецкое месторождения, руды Кольского полуострова, Тогайского железорудного бассейна.

Красный железняк содержит Железо в виде окисла Fe2O3. Руда красного цвета, содержание железа 55—60%. Это одна из лучших железных руд; она легко восстанавливается, содержит мало серы и фосфора. Богатейшие месторождения красного железняка находятся в Кривом Роге. Крупные запасы красного железняка имеются также в районе Курской магнитной аномалии.

Магнитный железняк содержит Железо в виде окисла Fe304. Руда черного цвета, содержание железа 45—70%. Это наиболее богатая железом руда. Она обладает магнитными свойствами, плотна, восстанавливается с трудом. Залегает главным образом на Урале — в горах Магнитная, Высокая, Благодать. Недавно разведаны месторождения магнитного железняка в Тогайской степи в Казахстане.

Шпатовый железняк содержит Железо в виде соли FeCO3. Эту руду называют сидеритом, или болотной рудой. Она бедна железом (от 30 до 45%). Залежи шпатового железняка встречаются на Урале в районе Бакальского месторождения

Комплексные железные руды содержат, кроме железа, другие металлы (хром, никель, титан, ванадий), восставав-ливаемые в доменной плавке:

хромиты содержат до 37,5% окиси хрома и применяются для выплавки феррохрома, а также в качестве огнеупорного материала; месторождения этих руд находятся на Урале и в Казахстане;

Читать статью Основные физико-химические процессы, происходящие в доменной печи

хромоникелевые бурые железняки Орско-Халиловского месторождения содержат 35—45% железа; 1,3—1,5% хрома и 0,3—0,5% никеля;

титаномагнетиты, содержащие 42—48% железа; 0,3—0,4/о ванадия и 4,5—13,0% двуокиси титана, добываются на Урале в Качканарском, Кусинском и Первоуральском месторождениях.

Марганцевые руды применяют, чтобы увеличить содержание марганца в выплавляемых чугунах. Эти руды мягки, рыхлы и гигроскопичны. Содержание окиси марганца в них 28— 40%. Наиболее важным месторождением богатых руд (содержание окиси марганца 48—52%) являются Чиатурское на Кавказе, Никопольское на Украине, у г. Ачинска в Сибири, Уралоазовское и Полуночное на Урале и в Казахстане.

В процессе доменной плавки, кроме железных и марганцевых руд, используют различные отходы: чугунный лом и стружку, загрязненный стальной лом.

Флюсы

Флюсы применяют в доменной плавке для сплавления пустой породы и золы топлива в шлак. При работе доменных печей на коксе используют главным образом известняк (СаСO3). Если в пустой породе находятся основные окислы, применяют кислые флюсы — кварциты.

Топливо

В качестве топлива для доменной плавки используют кокс. Металлургическое топливо должно иметь следующие качества: высокую теплотворную способность, прочность, пористость, невысокую зольность и минимальное содержание серы. Кокс отвечает почти всем этим требованиям. Теплота сгорания кокса 5600 ккал/кг [23 520 кдж/кг], поэтому на нем выплавляют 98% мирового чугуна. Кокс получают из каменного угля при нагревании его до 950—1000° без доступа воздуха в специальных печах. При этом из угля удаляются летучие вещества, а остающаяся часть спекается в твердый и пористый кокс.

Современная коксовая печь (батарея) состоит из 50—70 узких длинных камер емкостью 18—20 мв каждой из них выжигается 12—16 т кокса. Длительность процесса коксования около 12—15 часов. Из одной тонны угля можно получить 750—800 кг кокса и 300—350 м 3 высококалорийного газа.

Лучшим коксом считается кузнецкий, содержащий 0,5—0,6% серы и 12—13,5% золы.

Одним из наиболее эффективных частичных заменителей кокса в доменной плавке является природный газ. Стоимость его не превышает 2 руб. за 1000 л 3 , т. е. в десятки раз ниже стоимости кокса.

Применение природного газа способствует снижению себестоимости чугуна, так как экономится от 10 до 15% кокса.

Огнеупорные материалы

Эти материалы в металлургии используют при постройке плавильных и нагревательных печей, для футеровки ковшей, желобов и других приспособлений, необходимых при разливке металла, а также для всех устройств, подверженных действию высокой температуры. Огнеупорные материалы должны выдерживать высокие температуры; иметь механическую прочность и сопротивление истираемости; устойчивость при резких изменениях температуры без образования трещин и разрушения; химическую стойкость, т. е. сопротивляемость действию жидкого расплавленного металла, шлака и дымовых газов. По химическому составу огнеупорные материалы разделяются на кислые, полукислые, основные и нейтральные, что определяет их свойства и области применения.

Читать статью  Выплавка чугуна и способы переработки чугуна в сталь

Читать статью Что такое финансовые маркетплейсы

К кислым огнеупорам относятся динас и кварц. динас (светло-желтого цвета) содержит 90—95% кремнезема (Si02). Огнеупорность его 1690-1730° С.

Полукислые огнеупоры изготовляют из кварцевых пород (кварца, песка, кварцита и др.). Содержание кремнезема обычно 70—80%. Применяют полукйслые изделия вместо динаса в менее ответственных частях кладки, для футеровки вагранок и других печей.

К основным огнеупорам относятся магнезит, доломит и хромомагнезит. Магнезит — очень тугоплавкий огнеупор (коричневого цвета), его Огнеупорность 2000—2400° С. доломит обладает огнеупорностью 1900—2000° С. Магнезит и доломит широко применяют для футеровки плавильных и нагревательных печей. Хромомагнезитовый кирпич изготовляют из хромистого железняка и магнезита. Огнеупорность хромомагнезита 2000° С.

К нейтральным огнеупорным материалам относятся шамот и хромистый железняк. шамот получают из огнеупорных глин путем обжига. Огнеупорность его 1600—1700° С.

Подготовка руд к плавке. Добытые из земных недр руды предварительно подготовляют к плавке: дробят механическими методами на более или менее равномерные куски, сортируют, а также обжигают и обогащают. Это особенно необходимо при современном уровне развития доменной техники, когда газопроницаемость, устойчивый ход и, следовательно, показатели работы печей большого объема зависят от крупности, прочности, равномерности состава и от содержания железа в шихтовых материалах.

Железные руды — виды, месторождения. Доменный процесс

Реестр кадастровых инженеров на карте

Доменный процесс заключается в выплавке чугуна из железных руд в доменных печах.

Для осуществления доменного процесса нужно иметь в необходимых количествах:

подготовленные к плавке железные руды,

Руда — это горная порода, содержащая металл; обычно в руде содержатся металлы в таком количестве, которое позволяет экономически выгодно извлекать металл из руды.

фото железной руды

Железные руды представляют собой главным образом окислы железа, соединенные с пустой породой.

Пустой породойназывается естественное минеральное соединение, не содержащее железа, например кремнезем (SiO2), глинозем (Аl2O3) и др.

Для доменного процесса используются руды, в которых содержание железа превышает 25—30%.

В зависимости от химического состава железные руды подразделяются на следующие группы:

Магнитный железняк

Магнитный железняк (магнетит), представляющий собой магнитную окись железа Fe3O1. В чистом виде магнетит содержит 72,4% железа и 27,6% кислорода и обладает магнитными свойствами.

Читать статью Восстановление кремния, марганца, фосфора и прочих элементов » Все о металлургии

Наиболее мощным месторождением магнитного железняка является Магнитогорское месторождение, в котором содержание железа доходит до 62%.

В 1940 г. добыча магнитогорской руды составляла 22,5% от общей добычи руды в СССР.

Красный железняк

Красный железняк (гематит) — безводная окись железа (Fe2O3). В химически чистом виде гематит содержит 70% железа и 30% кислорода.

Наиболее крупным в СССР месторождением красных железняков (гематитов) является Криворожское месторождение. В переплавку направляются руды, содержащие 40—60% железа.

Бурый железняк

Бурый железняк (лимонит) — водная окись железа (2Fe2O3 * Н2O). В чистом виде лимонит содержит 59,88% железа и 14,43% гидратной воды.

Наиболее крупным месторождением бурых железняков является Керченское месторождение, содержание железа в котором составляет 32,36%.

Руды этого месторождения отличаются также высоким содержанием фосфора (от 0,4 до 1,3%) и присутствием мышьяка от 0,05 до 0,2%.

Содержание марганца в этих рудах доходит до 11% (в среднем 1,5%).

Шпатовые железняки

Шпатовые железняки (сидериты) FeCO3. В чистом виде сидерит содержит 48,3% железа и 37,9% СO2.

Крупное месторождение шпатовых железняков находится на Южном Урале вблизи Бакальского месторождения бурых железняков.

ДО́МЕННЫЙ ПРОЦЕ́СС

ДО́МЕННЫЙ ПРОЦЕ́СС, по­лу­че­ние чу­гу­на из же­ле­зо­руд­ных ма­те­риа­лов в до­мен­ной пе­чи. В ос­но­ве Д. п. ле­жит прин­цип про­ти­во­то­ка: за­гру­жае­мая в верх­нюю часть пе­чи (ко­лош­ник) ис­ход­ная ших­та (же­ле­зо­руд­ный ма­те­ри­ал, твёр­дое то­п­ли­во, флюс) дви­жет­ся вниз, а га­зо­об­раз­ные про­дук­ты, об­ра­зо­вав­шие­ся в ниж­ней час­ти пе­чи (гор­не) при сжи­га­нии то­п­ли­ва в по­то­ке ду­тья (на­гре­тый воз­дух или воз­дух, обо­га­щён­ный ки­сло­ро­дом ли­бо во­дя­ным па­ром), – вверх. Про­ти­во­ток спо­соб­ст­ву­ет эф­фек­тив­но­му про­те­ка­нию мас­со- и те­п­ло­об­мен­ных про­цес­сов, что обу­слов­ли­ва­ет вы­со­кие по­ка­за­те­ли ис­поль­зо­ва­ния ре­сур­сов в до­мен­ных пе­чах: по­лез­ное ис­поль­зо­ва­ние те­п­ло­ты со­став­ля­ет 80–90%, сте­пень из­вле­че­ния же­ле­за – 99,5–99,8%. Для обес­пе­че­ния те­п­ло­вых по­треб­но­стей про­цес­са ис­поль­зу­ет­ся зна­чит. из­бы­ток кок­са, ко­то­рый обу­слов­ли­ва­ет по­вы­шен­ное со­дер­жа­ние уг­ле­ро­да в чу­гу­не (3,4–5,2% С по мас­се).

Похожие записи:

  1. Диссертация на тему «Математическое моделирование сложных технологических процессов доменного производства методами нелинейной динамики», скачать бесплатно автореферат по специальности ВАК РФ 05.13.18 — Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
  2. Доменный процесс — Знаешь как
  3. Какую роль играет флюс в доменном процессе — Все о сварке
  4. Восстановление кремния, марганца, фосфора и прочих элементов » Все о металлургии

Доменная и бездоменная металлургия

Рис. 2. Доменная печь: 1 — защитные сегменты колошника; 2 — большой конус; 3 — приёмная воронка; 4 — малый конус; 5 — распределитель шихты; 6 — воронка большого конуса; 7 — наклонный мост; 8 — скип; 9 — воздушная фурма; 10 — чугунная лётка; 11 — шлаковая лётка.

ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО — производство чугуна восстановительной плавкой железной руды или окускованных железорудных материалов в доменных печах. Первое основное звено в общем производственном цикле черной металлургии … Большой Энциклопедический словарь

Доменное производство — ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО, получение чугуна восстановительной плавкой железных руд или концентратов в смеси с коксом в шахтных печах (домнах). Первые доменные печи появились в середине 14 в. До 18 в. в качестве топлива использовали древесный уголь, а … Иллюстрированный энциклопедический словарь

доменное производство — [blast furnace ironmaking]) производство чугуна восстановительной плавкой железных руд или окускованием железорудных концентратов в доменных печах. Доменное производство подотрасль ЧМ. Доменное производство возникло в результате развития… … Энциклопедический словарь по металлургии

Читать статью  Металлургическое производство

доменное производство — производство чугуна восстановительной плавкой железных руд или окускованных железорудных материалов в доменных печах. Первое основное звено в общем производственном цикле чёрной металлургии. * * * ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО,… … Энциклопедический словарь

Доменное производство — Начиная с XIII в., в Европе появились для выделки чугуна и железа печи, которые у нас назывались домницами (у немцев Stuck ofen ами, Wolf ofen ами, y французов fourneau à loupe, у англичан high bloomery furnace, у шведов крестьянскими или… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Производство — [production, production operations]: Смотри также: электросталеплавильное производство трубопрокатное производство сталеплавильно … Энциклопедический словарь по металлургии

Сталеплавильное производство — производство стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов. С. п. второе звено в общем производственном цикле чёрной металлургии (См. Чёрная металлургия); другие главные звенья получение чугуна в… … Большая советская энциклопедия

сталеплавильное производство — [steelmaking] получение стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах. Сталеплавильное производство 2 й передел в общем производственном цикле ЧМ после получения чугуна в доменных печах (1 й передел) (Смотри Доменное производство) … Энциклопедический словарь по металлургии

мартеновское производство — [open hearth steelmaking] производство стали в мартеновских печах окислительной плавкой железосодержащих материалов: чугуна, стального лома, железной руды и флюсов (Смотри Мартеновский процесс). Наибольший вклад в создание мартеновского… … Энциклопедический словарь по металлургии

литейное производство — [(steel) casting; (iron) foundry (founding)] производство отливок с использованием литейных форм заливкой и затвердеванием в них металла. Получение литых металлических изделий известно с глубокой древности (2 1 е тысячелетие до н.э.); в Китае,… … Энциклопедический словарь по металлургии

Урок — лекция «Металлургический комплекс» для 9 класса

Цель урока: выявить особенности и значение металлургического комплекса; определить особенности черной и цветной металлургии; сформулировать проблемы металлургического комплекса, в том числе экологические проблемы; развивать навык составления конспекта; развитие интереса к предмету.

Оборудование: карта « Металлургия России», рефераты учащихся, схема « Производство стали», электронный медиаучебник по географии для 9 класса.

Тип урока: урок – лекция.

Объяснение нового материала.

План лекции:

Металлургический комплекс, состав, значение.

История металлургии.

Производство стали: доменное и бездоменное.

Цветная металлургия.

Проблемы металлургии. Экологические проблемы.

Работа по пунктам плана:

Металлургический комплекс – совокупность отраслей, производящих разнообразные металлы и изделия из них. Подразделяется на черную и цветную металлургию.

Черная металлургия Цветная металлургия

(железо и его сплавы)

История человечества неразрывно связана с черными металлами: чугуном и сталью. Среди употребляемых ныне многих десятков металлов и сплавов, черные металлы благодаря сочетанию их высоких технических свойств со сравнительной дешевизной получили наибольшее распространение (90% всех металлов, применяемых в современном производстве).

Как использует человек металлы?

Что значит выражение — металл — «хлеб» экономики?

Количество стали, выплавляемой за год на 1 жителя, считают одним из показателей уровня экономического развития стран. Во всем мире – 170 кг на человека, в развитых странах – 600 кг на человека.

Изготавливать железо начали еще в первобытную эпоху. Считают, что железо, применяемое на заре развития, было космического происхождения (метеоритное). Однако уже на заре развития люди научились добывать железо из железной руды, где оно находится в соединении с кислородом. Добытую руду клали в ямы и вдували в них воздух. Руду нагревали древесным углем. При сильном огне кислород железной руды соединялся с углеродом угля и железо восстанавливалось. Позже для раздувания огня сшивали шкуры животных – мехи.

Реферат учащегося на тему «История металлургии»

Уже несколько сот лет в доменных печах выделяют железо из железной руды. Оно насыщается углеродом топлива и превращается в чугун . Долгое время в качестве топлива выступал древесный уголь, в настоящее время — кокс. Научились снижать в чугуне содержание углерода – сталь.

В нашей стране основную часть черных металлов выплавляют на гигантских металлургических предприятиях – комбинатах – объединение на одном предприятии технологически и экономически связанных производств различных отраслей (использование презентации)

Т ипы предприятий в металлургии

Комбинаты Электрометаллургические Передельные Прокатные

полного цикла заводы заводы заводы

Металлургические комбинаты строят поблизости с месторождением железных руд – металлургическая база. Здесь сосредоточен весь процесс производства металлов.

В последнее время добыча богатых железных руд снижается, быстро возрастает доля железистых кварцитов . Их необходимо подготовить к плавке. На ГОК добытую руду освобождают от пустой породы и изготовляют из нее окатыши – твердые шарики, содержащие до 70% железа. Окатыши идут на производство чугуна.

Доменное производство (работа со схемой).

В нижнюю часть домны (горн) вдувают горячий воздух или кислород. При высокой температуре идут химические реакции. В результате образуется жидкий чугун. На нем, как пенка на молоке, собирается шлак. Через летки в печи выпускают чугун и отдельно – шлак. Шлак идет на производство строительных материалов и удобрений.

(на производство стали)

Сталь выплавляют из чугуна или металлического лома.

Реферат учащегося о легирующих добавках – ферросплавах.

Сталь плавят в мартеновских печах. Из печи сталь попадает в разливочный ковш, а из него – в изложницы, где металл застывает. Застывший слиток подвергают дальнейшей обработке – проволока, рельсы и т.д.

Читать статью  Краткое описание технологии выплавки чугуна в доменном производстве

Бездоменный процесс

В электроплавильных печах создается очень высокая температура (выше 5000*), что позволяет создавать более высококачественную сталь. Однако расходуется большое количество электороэнергии.

Какой способ получения стали эффективнее?

Недостатки доменного процесса: прерывность во многих звеньях, приводящая к большим затратам на сырье и транспортировку (чтобы превратиться в прокат 1 т железной руды до 70 раз попадает на различные средства перемещения), а также загрязнение окружающей среды.

Достоинства бездоменного процесса: снижение затрат, сталь высокого качества.

С каждым годом все большее значение приобретает порошковая металлургия – из руды изготавливают порошок, плавят и разбивают на мельчайшие брызги стали. В соответствующей форме частицы порошка приваривают друг к другу, получается деталь. Преимущества: отходов нет, благодаря быстрому остыванию металла, изделия особо прочные, выгодно изготавливать детали небольшого размера и сложной формы. Часто используется в автомобилестроении.

Цветная металлургия имеет большое значение, т.к. эти металлы обладают рядом ценных свойств (работа с презентацией)

Реферат учащегося о производстве и применении алюминия .

В условиях современного кризиса сократилась добыча руды, заготовка металлолома, снизился экспорт цветных металлов, снижение спроса на металлургическую продукцию в связи с использованием синтетических материалов, устаревшая база производства ( 50% стали в России производится доменным способом, 518 кг на человека, в то время как в Японии — 900 кг на человека и новым способом). Поэтому необходима перестройка металлургического комплекса.

Э кологические проблемы

Загрязнение атмосферы Загрязнение вод Загрязнение почв

Мероприятия по охране окружающей среды:

Использование новых ресурсосберегающих технологий;

Полное использование ресурсов (металлолом);

Проверка конспектов, составленных учащимися.

Домашнее задание – нанести на контурную карту предприятия черной и цветной металлургии, составить схему производства стали доменного и бездоменного процесса.

Энциклопедия для детей. Геология. М.: Аванта+,1995

Максаковский В.П. Географическая картина мира: 230 « каналов углубления» к курсу «Экономическая и социальная география мира». Ярославль: Верхнее – Волжское издательство, 1993

Доменное производство

Доменное производство

Кокс играет в доменной печи тройственную роль, а именно физическую, тепловую и химическую, причем его физическая и химическая роль являются наиболее важной.

  • Физическая роль. В то время когда железосодержащие материалы изменяют свои химические и физические свойства при опускании от уровня засыпи в горн печи вследствие восстановления, размягчения и расплавления, кокс остается единственным твёрдым материалом ниже зоны расплавления железосодержащих компонентов шихты (рис. ). Кокс должен гарантировать проницаемость печи во всём её объёме для газа и расплавленных продуктов. Кроме того, кокс, оставаясь единственным материалом в твёрдом состоянии во всём объёме доменной печи, несёт на себе нагрузку столба шихтовых материалов. В этом и заключается причина невозможности работы доменной печи без кокса.
  • Химическая роль. Кокс предоставляет углерод для получения восстановительных газов, а также обеспечивает прямое восстановление оксидов железа, кремния и марганца и, кроме того, обеспечивает науглероживание жидкого чугуна, что необходимо для снижения температуры его плавления.
  • Тепловая роль. Углерод кокса и вдуваемых компонентов предоставляет основную часть (около 80 %) тепла, необходимого для доменного процесса, остальные 20 % поступают с горячим дутьём.

Стены доменной печи не отвесны, что связано с тепловым расширением материалов, которые увеличиваются в объёме при нагревании – такой профиль сформировался «сам собой» в ходе эволюции агрегата из примитивного сыродутного горна.

Важной зоной доменной печи является зона когезии (или зона размягчения-плавления): выше неё материалы находятся в твёрдом состоянии, а ниже твёрдым остаётся только кокс, железорудные же материалы плавятся и стекают по кускам кокса, постепенно восстанавливаясь и разделяясь на чугун и шлак (рис.). При этом кокс в нижней части печи делится на «активный» кокс, который движется, заполняя собой место сгоревшего кокса и «тотерман» – неподвижный слой кокса, по которому стекает чугун и шлак.

Чугун и шлак скапливаются в нижней части печи (из-за разности плотности они не смешиваются) и периодически выпускаются через специальные отверстия – лётки, в чугуновозные и шлаковозные ковши. Чугун при этом направляется в сталеплавильный цех, а шлак – либо на установку грануляции для переработки с строительные материалы, либо в шлаковый отвал.

Помимо собственно доменной печи в состав комплекса по производству чугуна (рис. ) входят бункера для хранения шихтовых материалов, оборудование для их подачи в доменную печь, загрузочное устройство доменной печи, а также воздухонагреватели, в которых подаваемое в печь воздушное дутьё (обогащённое кислородом) нагревается до температуры 700-1200 °С.

Нагретое дутьё поступает по трубопроводу к печи и подаётся в опоясывающий её кольцевой воздухопровод, к которому подключены расположенные равномерно по окружности водоохлаждаемые фурмы, через которые дутьё поступает непосредственно в печь. Их число на крупных печах может составлять несколько десятков.

Поскольку кокс достаточно дорог, для его экономии зачастую вместе с воздушным дутьём в печь вдувают природный газ, мазут или угольную пыль (пылеугольное топливо – ПУТ). Углерод, поступающий с этими материалами позволяет экономить углерод кокса, а следовательно – снижать расход самого кокса.

Выходящий из доменной печи колошниковый газ очищается от пыли и направляется в газовую сеть комбината для использования в качестве топлива, поскольку он содержит значительные количества горючих водорода и оксида углерода (СО).

Поскольку чугун содержит, получаемый в доменной печи в условиях избытка углерода, всегда содержит его столько, сколько может раствориться в жидком металле при имеющихся условиях, для получения стали необходимо удалить из чугуна часть углерода, для чего используются сталеплавильные агрегаты, упомянутые выше – кислородные конвертеры и электропечи. Вторым компонентом сталеплавильной шихты является стальной лом, закупаемый комбинатами у ломозаготавливающих компаний.

Источник https://stromet.ru/domennyj-process/zheleznye-rudy-vidy-mestorozhdeniya-domennyj-process/

Источник https://tribolgarki.ru/domennaya-i-bezdomennaya-metallurgiya/