Продукты сгорания топлива, поднимаясь вверх навстречу опускающейся шихте, непрерывно нагревают ее. Благодаря этому в различных зонах печи устанавливаются разные температуры.
В верхней части печи при сравнительно невысокой температуре (100—350°) загруженные шихтовые материалы просушиваются и происходит их разложение (выделение химически связанной воды, летучих веществ из горючего, разложение углекислых солей и т.д.).
Восстановление железа из окислов является основной целью доменного процесса и происходит при температуре начиная от 600° и выше.
В железных рудах железо может быть в виде следующих окислов: Fe2O3 Fe3O4 и FeO. Наиболее легко восстанавливается железо из окисла Fe2O3, более трудно из Fe3O4 и FeO.
Восстановление железа из окислов происходит в такой последовательности:
Основными восстановителями в процессе доменной плавки являются окись углерода (СО) и твердый углерод (С).
Удаление кислорода
Удаление кислорода с помощью СО называется косвенным (непрямым) восстановлением и протекает при температуре выше 570° по реакциям:
Связывание кислорода твердым углеродом называется прямым восстановлением. Для закиси железа этот процесс может быть выражен формулой
Реакция прямого восстановления протекает в доменной печи при температуре 950—1000°.
По данным акад. М.А. Павлова с помощью косвенного восстановления восстанавливается 40—60% всей железной руды, находящейся в доменной печи.
Восстановление окислов железа водородом
Восстановление окислов железа водородом в доменной печи осуществляется в той же последовательности, что и восстановление окисью углерода, но имеет меньшее значение.
Таким образом, железная руда при своем движении к горну печи постепенно восстанавливается; количество восстановленного железа на уровне распара составляет уже около 80%.
В шихтовых материалах доменной печи, помимо окислов железа, находятся также окислы и других элементов (например Мn, Ni, Cr, V, Si, P).
Окислы этих элементов восстанавливаются и частично переходят в чугун, частично в шлак. Восстановление большинства этих элементов осуществляется прямым путем в зоне температур 1100—1500°.
§
