Волога в доменну піч вноситься залізною рудою - до 6%, коксом - 5%, добавками - до 4%, а також привізними агломератом і окатишами. Основна частина вологи - гігроскопічна (фізична) і менша частина - гідратне (хімічна). Гидратная волога присутня в бурих залізняках у вигляді Fe2 O3 · nH2 O, а також в рудах з каолінітової порожньою породою - Al2 O3 · 2SiO2 · 2H2 O.
Гігроскопічна волога легко видаляється на колошнике при температурі до 500 ° С, на що кокс не перевитрачаються. Однак великі вмісту вологи призводять до суттєвих розладів ходу печі і похолодань в зв'язку з підвищеними витратами тепла. Наприклад, збільшення в коксі вмісту вологи на 1% (5 кг / тонна чавуну), підвищує його витрата на 1%. Встановлено, що зміна змісту вологи в матеріалах, а найчастіше в коксі, відразу ж коректують витрата коксу в подачі.
Гидратная волога починає випаровуватися при температурі понад 200 ° С і закінчує - при більш 600 ° С, коли вже йдуть процеси відновлення. При цьому може йти реакція:
При більш високій температурі випаровується волога з каолініту. Залишок вологи до 5% видаляється навіть при 800 - 1000 ° С. При цьому можливі реакції:
Видно, що ці реакції йдуть з поглинанням тепла, що небажано, тому їх слід переносити за межі доменної печі. Щоб зменшити ймовірність взаємодії вологи з вуглецем коксу, необхідно дробити руди до мінімально можливих прибудов - 10 - 20 мм.
Звичайний вапняк містить 96 - 98% CaCO3. доломітізірованний - стільки ж CaCO3 · MgCO3.
При нагріванні карбонати розкладаються по реакції:
Як видно, розкладання супроводжується поглинанням тепла. Константа рівноваги реакції, в якій MeCO3 і MeO знаходяться в вигляді чистих кристалічних фаз, визначається рівноважним парционального тиском CO2. званим пружністю дисоціації карбонату і залежить тільки від температури.
Чим нижче PCO2 карбонату, тим він міцніше. Зі збільшенням температури PCO2 зростає, а міцність карбонату знижується. Але з ростом температури парціальний тиск CO2 в газовій фазі - PCO2 знижується. Порушення нерівності PCO2 Найміцнішим є карбонат кальцію, пружність дисоціації якого описується рівнянням: Розкладання карбонату відбувається при температурах правіше кривої 2, де PCO2 З теорії металургійних процесів відомо, що карбонат кальцію при атмосферному тиску розкладається при температурі близько 920 ° С. У доменній печі тиск газу в середині шахти, де завершується розкладання вапняку, досягає 270 кПа. тому тут розкладання вапняку завершується при більш високій температурі - близько 975 ° С (точка "B" на малюнку), коли PCO2 перевищує тиск в цій доменній печі. Ця температура називається температурою хімічного кипіння CaCO3. Вона в часі залишається постійною до повного розкладання всього шматка карбонату. Завершується розкладання CaCO3 вже в нижніх зонах печі, де активно йде реакція: тобто йде з поглинанням великої кількості тепла. Щоб уникнути взаємодії вуглецю коксу з CO2 вапняку, необхідно дробити шматки вапняку до розмірів 50 - 60 мм. щоб вони змогли розкластися до 1000 ° С, інакше це викличе перевитрата коксу. Практикою встановлено, що до 70% СО2 взаємодіє з вуглецем коксу. Перевитрата коксу викликається наступними причинами: Збільшення витрат коксу знижує продуктивність печі і інтенсивність по газу. Бачачи негативний вплив карбонатів на показники доменної плавки, дослідники запропонували вводити вапняк в агломерат при його спіканні і отримали офлюсований агломерат, а разом з ним економію тепла - близько 6,5 МДж на кг СО2 карбонатів. За розрахунками Рамма, заміна (висновок з шихти доменної печі) 1 кг вапняку економить 0,4 кг коксу. Фактична ж економія становить меншу величину. В даний час вапняк в доменну піч дається в мінімальних кількостях - тільки для термінових подшіхтовок в результаті швидких змін теплового стану: при похолоданні з SiO2 шлаку відновлюється менше кремнію, і основностьшлаку знижується і навпаки.
Схожі статті