Furnal

Desen schematic al unui furnal:
1. Fluxul de aer cald de la sobe Cowper
zona 2. topire
3. Zona de reducere a oxidului de fier
4. Zona feric reducerea oxidului
zona 5. pre-încălzire
6. Intrarea minereurilor brute, de flux și cocs
7. gazelor de evacuare
8. coloană conținând minereu, flux și cocs
9. eliminarea deșeurilor
10. emanare metal topit
11. de evacuare a gazelor de eșapament

Furnal în portul Sagunto, Valencia, Spania.

Un furnal vechi în Sestao , Spania

Furnalul este un tip de instalație utilizată în industria siderurgică pentru producția de fontă pornind de minereu de fier; furnalul produce fontă cenușie , care este un aliaj binar de fier și de carbon , printr - un proces în care arderea carbonului cocs , topirea mineralelor și reducerea oxizilor metalici (de exemplu , Fe ₂ O ₃₎ prezent în natură ca un mineral feros, printr - o reducere a atmosferei . Producerea unui furnal modern poate fi între 2.000 și 8.000 de tone pe zi.

Furnalul își datorează numele dimensiunii sale; De fapt, se poate ajunge la o înălțime de 11 metri (mai mult de 50 m, de asemenea, luând în considerare sistemul de încărcare) și suprapusă cu un diametru maxim de aproximativ 12 metri. ^[1]

fundal

Cele mai vechi furnalele cunoscute au fost plantate în Durstel ( Elveția ), în Sauerland ( Germania ) și în Lapphyttan ( Suedia ), unde complexul a rămas activ între 1150 și 1350 . Cel din Liège datează din 1340 . Cele cistercieni au contribuit la răspândirea acesteia în Europa , în special în Champagne ( Franța ) și Laskill ( Marea Britanie ). Un pas important a fost luată în 1776 , în cazul în care aplicarea motorului cu aburi pentru a burdufului a făcut posibilă pentru a ajunge la temperaturi mai ridicate. În 1828 , James Beaumont Neilson patentat procesul care a suflat aer cald, creșterea eficienței.

Descriere și informații generale

Furnalul este o cuvă de cuptor , a cărui formă este format din două secțiuni de trunchi de con, a cărui „cuva“ constituie conul superior, conul inferior se numește „sac“, unite printr - o secțiune centrală cilindrică (numită „burta“ ). Taxa se produce de mai sus, si este format din straturi de cocs și minereu de fier, care sunt încărcate în straturi alternative.

Este un cuptor care funcționează continuu: straturile de taxa coboară încet ca cuptorul este alimentat prin introducerea de noi straturi la intervale regulate.

Este un vânt cuptor: deoarece pentru a atinge aceste valori de temperatură, este necesar să sufle în aer preîncălzit de mai jos, la care se pot adăuga oxigen. Injectarea de aer numit „vânt fierbinte“ (1100-1200 ° C), de asemenea, continuu, are loc printr-o coroană de tuburi (numite tuburi) în corespondență cu burta cuptorului.

În același timp, ca vântul fierbinte, micronizat cărbune fosil (aproximativ 100 microni) poate fi suflat, cu scopul de a reduce utilizarea cocsului carbon mai scumpe (care, cu toate acestea, nu poate fi complet eliminată, deoarece este necesară păstrarea taxa permeabile la gaze).

Structura cuptorului este constituit din exterior printr - o armură din oțel special, căptușit la interior cu refractare cărămizi pe un substrat de ciment refractar. Pereții furnalului mai accentuate termic sunt răcite la interior prin schimbatoare de cupru răcit, la rândul ei, prin apa care trece prin ele.

Cuptorul este compus, pornind de la partea de sus, din următoarele părți:

Se încarcă gura

Este partea superioară, cu dispozitivele de încărcare, de deschidere, de închidere și de colectare a fumului. În gură, temperatura gazului de evacuare este sub 200-300 ° C

Tino

Aceasta constituie cea mai mare parte a furnalului și este sub forma unui con trunchiat cu baza mare în partea de jos. Extinderea descendentă facilitează coborârea taxelor și, de asemenea, ia în considerare extinderea lor din cauza temperaturii crescute. Aceasta se face folosind refractarelor silico aluminoase (acizi).

Burtă

Este partea cilindrică între cuva și sacul; uneori, această parte a furnalului poate fi redus la circumferința simpla conectare a pungii în cuva. Aici începe topirea tarifelor, la temperaturi cuprinse între 1,350 și 1500 ° C

Sac

Este partea conică cu o secțiune în creștere în sus. În partea inferioară există duzele pentru introducerea alimentării cu aer cald din furnal. Topirea tarifelor este finalizată în punga cu o temperatură cuprinsă între 1800 ° C și 2000 ° C Pentru a reduce consumul de cocs, unele furnale asigură insuflarea prafului de cărbune (mai ieftin decât cocs), împreună cu aer cald (praf sub 100 microni).

Creuzet

Este un cilindru alcătuit din blocuri cărbunoase de grafit și argilă. Acesta este situat în partea de jos a furnalului. Pe creuzetul sunt aranjate, de sus în jos, două găuri de evacuare a zgurii, distanțate unghiular la circa 1,50 m de la fundul creuzetului și două găuri de turnare din fier mama, de asemenea , distanțate unghiular și aranjate doar deasupra fundului creuzetului . Aici temperatura ajunge la 1600 ° C. Acesta este de obicei făcută cu grafitice (neutru) căptușeală refractară.

Hrănirea un furnal

Minereurile de fier care alcătuiesc taxele unui furnal sunt:

Mineral	Formula chimica	Densitate ( $Kg \over dm^{3}$ ${\ Displaystyle Kg \ peste dm ^ {3}}$ ${Kg \ peste dm ^ {3}}$ )	% Teoretic de fier	Medie% din fier în materialul	Notă
Magnetit	Fe ₃ O ₄	5	72.4	45/70	37,6% rămas din minerale constituie Gangelui, adică pământul.
hematit roșu	Fe ₂ O ₃	5.2	69,9	45/60	Este un mineral bun, deoarece conține fosfor mici.
Limonitul	2Fe ₂ O ₃ $\cdot$ ${\ displaystyle \ cdot}$ $\ cdot$ 3H ₂ O	3.7	59,8	30/50
siderit	feco ₃	3.8	48.2	30/40

Cele patru minerale menționate mai sus sunt, de obicei, însoțite de elemente care pot fi luate în considerare atât pozitive, cât și negative, aici sunt unele dintre ele:

sulf - întotdeauna nedorit;
arsenic - întotdeauna nedorit;
mangan - in general bine acceptat;
fosfor : astăzi nu mai este un inconvenient datorită noilor oxigen convertoare LD .

Prepararea minereurilor de fier

Zdrobitor

Cu zdrobirea, realizată prin intermediul unor concasoare rotative cu excentric pisa, mineralul este redus la o dimensiune care variază între 8 și 35 mm.

Îmbogăţire

Îmbogățirea Obiectivele de proces pentru a elimina ganga din minerale cât mai mult posibil. Cele mai multe metode de îmbogățire comune apar pentru:

separarea magnetică: metoda este aplicabilă numai magnetit, deoarece numai acest mineral este magnetic;
diferența de densitate: după ce la sol, mineralul este separat de sterilul cu site speciale;
separarea flotabilitate;
separarea prin flotație;
etc.

Calcinare

Calcinarea este o operație de disociere care se realizează fără intervenția agenților externi pentru minerale și doar cu încălzire. Aceasta se realizează în cuptoare la o temperatură de 200/300 ° C și se efectuează în general:

pe limonites căreia separarea apei este cauzată, conform reacției:

2Fe_{2}O_{3}\cdot 3H_{2}O\longrightarrow 2Fe_{2}O_{3}+3H_{2}O

{\ Displaystyle 2Fe_ {2} O_ {3} \ cdot 3H_ {2} O \ longrightarrow 2Fe_ {2} O_ {3} + 3H_ {2} O}

2Fe_ {2} O_ {3} \ cdot 3H_ {2} O \ longrightarrow 2Fe_ {2} O_ {3} + 3H_ {2} O

pe siderites care disociază în oxid feros, eliberarea dioxidului de carbon, conform reacției:

FeCO_{3}\longrightarrow FeO+CO_{2}

{\ Displaystyle FeCO_ {3} \ longrightarrow FeO + CO_ {2}}

FeCO_ {3} \ longrightarrow FeO + CO_ {2}

Prăjirea

Scopul prăjire este de a transforma minerale într-un material mai tratabile in furnal, sau pentru a elimina toate sau o parte din elemente nocive. Prăjirea poate fi:

reducătorul prăjire: într-un cuptor tubular, hematita și o cantitate mică de cărbune sunt încărcate; următoarea reacție are loc:

3Fe_{2}O_{3}+CO\longrightarrow 2Fe_{3}O_{4}+CO_{2}

{\ Displaystyle 3Fe_ {2} O_ {3} + CO \ longrightarrow 2Fe_ {3} O_ {4} + CO_ {2}}

3Fe_ {2} O_ {3} + CO \ longrightarrow 2Fe_ {3} O_ {4} + CO_ {2}

Cu toate acestea, o parte din oxidul magnetic este transformat în continuare după cum urmează:

Fe_{3}O_{4}+CO\longrightarrow 3FeO+CO_{2}

{\ Displaystyle Fe_ {3} O_ {4} + CO \ longrightarrow 3FeO + CO_ {2}}

Fe_ {3} O_ {4} + CO \ longrightarrow 3FeO + CO_ {2}

oxidant prăjire: într-un cuptor tubular sau grătar, încălzit la o temperatură sub 500 ° C, în prezența aerului, magnetites sunt încărcate; următoarea reacție are loc:

4Fe_{3}O_{4}+O_{2}\longrightarrow 6Fe_{2}O_{3}

{\ Displaystyle 4Fe_ {3} O_ {4} + O_ {2} \ longrightarrow 6Fe_ {2} O_ {3}}

4Fe_ {3} O_ {4} + O_ {2} \ longrightarrow 6Fe_ {2} O_ {3}

Aglomerarea și Peletizarea

minerale fin de dimensiuni de la strivire sau de îmbogățire sau omogenizare parcuri magnetice etc. acestea nu pot fi încărcate direct în furnal. Pentru toate aceste materiale este necesar un proces de aglomerare sau peletizare. Una sau alta dintre cele două procese se realizează, în funcție de dimensiunea particulelor materialelor și precis:

aglomerare pentru pulberi cu dimensiuni> 0,1 mm;
peletizarea pentru pulberi cu dimensiuni <0.1 mm.

Aglomerare

Procedeul constă în amestecarea materialului feros fin cu praf de cocs și plasându-l în cuptoare speciale gratar, încălzite la temperaturi ridicate: 1.000 / 3.000 ° C.

Acest material astfel tratat, fie prin topirea incipientă a boabelor de siliciu conținute în acesta, sau prin apariția unei reale recristalizare, se transformă într-un aglomerat având aspectul unei mase spongioase.

peletizare

Procesul de peletizare este efectuat pentru acele materiale care sunt prea fine pentru care aglomerarea ar fi excesivă.

Procedeul constă în amestecarea minerale, cu granulometrie foarte mici, cu apă, var și un aglomerant, de obicei bentonită , în butoaie în care există formarea de granule sferoidale de 10/25 mm in diametru numit de peletelor verzi engleză rotative. Ulterior, acesta este uscat și ars la 1300 ° C, în cuptoare grătar continuu de tip dwight-lloyd.

Coca-Cola

Același subiect în detaliu: Coca - Cola (cărbune) .

Întuneric

Un material numit flux se adaugă minereului de fier și cocs plasat în furnal, care unește chimic, la o temperatură relativ scăzută, circa 1200 ° C, la ganga mineralului și cenușa de cocs, substanțe care se topesc formând cu ușurință..

Fluxul este de obicei un material pietros de tip calcaros, mai rar este alcătuită din dolomită , argilă , nisip , etc. Pentru a reduce consumul de cocs în furnal, adăugarea acestui flux trebuie să fie într-o cantitate și calitate astfel încât să dea naștere la următorul indicele de bazicitate $I_{b}$ ${\ Displaystyle I_ {b}}$ $I_ {b}$ :

$I_{b}={CaO \over SiO_{2}}=1,25$ ${\ I_ displaystyle {b} = {CaO \ peste SiO_ {2}} = 1.25}$ $I_ {b} = {CaO \ peste SiO_ {2}} = 1.25$

Schema unui centru de oțel ciclu integral, etapele de producție:
1. minereu de fier
2. închis
3. cărucioare transportoare
4. Se încarcă gura
5. Cocs și stratul fondant
6. Strat de ciocolata neagra si minerale de fier
7. Fluxul de aer cald, la aproximativ 1200 ° C
8. Eliminarea deșeurilor
9. Crucible pentru turnare fonta
10. Ladle pentru zgură
turnare 11. Ladle
12. Container pentru separarea particulelor solide
13. recuperatoare
14. Chimney
15. Conductă pentru aerul cald trimis la furnal
16. cărbune sub formă de praf
cuptor 17. Coca-Cola
18. Coca-Cola
19. Ieșirea din gazele arse din furnal

Principalele etape de operare

Furnalul este în esență o instalație chimică în care anumite reacții au loc. Cele mai importante pot fi clasificate în trei categorii.

Reacțiile de reducere a minereului de fier și de carburare fier

Reducerea are loc atât prin acțiunea oxidului CO (reducerea indirectă) și prin acțiunea cocsului (reducerea directă). De fapt, oxigenul din aerul introdus la temperatură și presiune ridicată în furnal reacționează cu cocsul incandescent, formând primul dioxid de carbon (CO ₂₎ și , ulterior , monoxid de carbon , conform reacțiilor $C+O_{2}\longrightarrow CO_{2}$ ${\ Displaystyle C + O_ {2} \ longrightarrow CO_ {2}}$ $C + O_ {2} \ longrightarrow CO_ {2}$ ;

$CO_{2}+C\longrightarrow 2CO$ ${\ CO_ displaystyle {2} + C \ longrightarrow 2CO}$ $CO_ {2} + C \ longrightarrow 2CO$

În coloana de gaz, care se ridică în sus există, prin urmare, monoxid de carbon (CO), care are funcția dublă de reducere a minereului și alimentează fierul astfel obținut, conform următoarelor reacții:

reacția de reducere:

$Fe_{2}O_{3}+3CO\longrightarrow 2Fe+3CO_{2}$ ${\ Displaystyle Fe_ {2} O_ {3} + 3CO \ longrightarrow 2Fe + 3CO_ {2}}$ $Fe_ {2} O_ {3} + 3CO \ longrightarrow 2Fe + 3CO_ {2}$

și dacă magnetită este prezent:

$Fe_{3}O_{4}+4CO\longrightarrow 3Fe+4CO_{2}$ ${\ Displaystyle Fe_ {3} O_ {4} + 4CO \ longrightarrow 3Fe + 4CO_ {2}}$ $Fe_ {3} O_ {4} + 4CO \ longrightarrow 3Fe + 4CO_ {2}$

reacția de carburare:

$3Fe+2CO\longrightarrow Fe_{3}C+CO_{2}$ ${\ Displaystyle 3Fe + 2CO \ longrightarrow Fe_ {3} C + CO_ {2}}$ $3Fe + 2CO \ longrightarrow Fe_ {3} C + CO_ {2}$

Nu toate reacționează monoxid de carbon în acest mod; o parte va rămâne cu fum care vin, adică, gazele de furnal. Alte monoxid de carbon se formează prin reducerea directă a minereului cu cocs, conform reacției:

$Fe_{2}O_{3}+3C\longrightarrow 2Fe+3CO$ ${\ Displaystyle Fe_ {2} O_ {3} + 3C \ longrightarrow 2Fe + 3CO}$ $Fe_ {2} O_ {3} + 3C \ longrightarrow 2Fe + 3CO$

și dacă magnetită este prezent:

$Fe_{3}O_{4}+4C\longrightarrow 3Fe+4CO$ ${\ Displaystyle Fe_ {3} O_ {4} + 4C \ longrightarrow 3Fe + 4CO}$ $Fe_ {3} O_ {4} + 4C \ longrightarrow 3Fe + 4CO$

În același timp, mai mult fier este carburat prin reacția directă a cocsului:

$3Fe+C\longrightarrow Fe_{3}C$ ${\ Displaystyle 3Fe + C \ longrightarrow Fe_ {3} C}$ $3Fe + C \ longrightarrow Fe_ {3} C$

Reducerea altor oxizi

Principalele reacții care au loc sunt trei:

$MnO+C\longrightarrow Mn+CO$ ${\ Displaystyle MnO + C \ longrightarrow Mn + CO}$ $MnO + C \ longrightarrow Mn + CO$ ;

$SiO_{2}+2C\longrightarrow Si+2CO$ ${\ Displaystyle SiO_ {2} + 2C \ longrightarrow Si + 2CO}$ $SiO_ {2} + 2C \ longrightarrow Si + 2CO$ ;

$P_{2}O_{5}+5C\longrightarrow P_{2}+5CO$ ${\ P_ displaystyle {2} O_ {5} + 5C \ longrightarrow P_ {2} + 5CO}$ $P_ {2} O_ {5} + 5C \ longrightarrow P_ {2} + 5CO$ ;

In timp ce mangan, obținut prin reducerea oxidului său (MnO), este foarte util pentru desulfurarea fontă, siliciu și fosfor rămân fără reacții specifice din fontă în sine.

Desulfurarea fonta

Eliminarea sulfului dăunător se realizează cu mangan și var. Manganul însoțește minerale sau este introdusă intenționat ca un mineral auxiliar, în timp ce varul provine din disocierea calcar care însoțește mineral sau este introdusă în mod specific cu fluxul. Mangan și var reacționează după cum urmează:

$FeS+Mn\longrightarrow MnS+Fe$ ${\ Displaystyle FeS + Mn \ longrightarrow MnS + Fe}$ $FeS + Mn \ longrightarrow MnS + Fe$ ;

$MnS+CaO+C\longrightarrow CaS+Mn+CO$ ${\ MnS displaystyle + CaO + C \ longrightarrow CaS + Mn + CO}$ $MnS + CaO + C \ longrightarrow CaS + Mn + CO$

După cum se poate observa din reacțiile, care va reacționa mangan cu FES sulfurii de fier, deci, în a doua reacție se reforme, re-intră ciclul. Compusul CaS împreună cu o parte a sulfurii MnS merge în zgură.

Reacțiile de reducere a oxidului

Pornind de la un mineral de fier (Fe ₃ O ₄ sau Fe ₂ O ₃₎ metalul este recuperat prin reducerea a oxizilor prin reacția:

2MeO\longrightarrow 2Me+O_{2}(\Delta G<0)

{\ Displaystyle 2MeO \ longrightarrow 2Me + O_ {2} (\ Delta G <0)}

2MeO \ longrightarrow 2Me + O_ {2} (\ Delta G <0)

unde Me reprezintă un atom metalic . Folosind regula Gibbs (afinitate mai mare indică o stabilitate mai mare , cu o creștere în consecință a energiei de rupere a legăturilor) este posibil să se elaboreze un tabel (numit lui Ulich ) care indică afinitatea metalului cu oxigen:

Grupa IV (oxizi refractare): $CaO\rightarrow Ca$ ${\ Displaystyle CaO \ rightarrow Ca}$ $CaO \ rightarrow Ca$ ; $MgO\rightarrow Mg$ ${\ Displaystyle MgO \ rightarrow Mg}$ $MgO \ rightarrow Mg$ ; $Al_{2}O_{3}\rightarrow ZAl$ ${\ Displaystyle Al_ {2} O_ {3} \ rightarrow zal}$ $Al_ {2} O_ {3} \ rightarrow zal$ ; $SiO_{2}\rightarrow Si$ ${\ Displaystyle SiO_ {2} \ rightarrow Si}$ $SiO_ {2} \ rightarrow Da$
Grupa III (Moderat refractar): $MnO\rightarrow Mn$ ${\ Displaystyle MnO \ rightarrow Mn}$ $MnO \ rightarrow Mn$ ; $Cr_{2}O_{2}\rightarrow Cr$ ${\ Displaystyle Cr_ {2} O_ {2} \ rightarrow Cr}$ $Cr_ {2} O_ {2} \ rightarrow Cr$ ; $SnO\rightarrow Sn$ ${\ Displaystyle SnO \ rightarrow Sn}$ $SnO \ rightarrow Sn$ ; $WO_{3}\rightarrow W$ ${\ WO_ displaystyle {3} \ rightarrow W}$ $WO_ {3} \ W rightarrow$ ; $FeO\rightarrow Fe$ ${\ Displaystyle FeO \ rightarrow Fe}$ $FeO \ rightarrow Fe$
Grupa II (reductibile): $NiO\rightarrow Ni$ ${\ Displaystyle NiO \ rightarrow Ni}$ $NiO \ rightarrow Ni$ ; $CoO\rightarrow Co$ ${\ Displaystyle CoO \ rightarrow Co}$ $CoO \ rightarrow Co$ ; $Cu_{2}O\rightarrow Cu$ ${\ Displaystyle Cu_ {2} O \ rightarrow Cu}$ $Cu_ {2} O \ rightarrow Cu$ ;
Grupa I (reductibile prin simpla încălzire): $Ag_{2}O\rightarrow Ag$ ${\ Displaystyle Ag_ {2} O \ rightarrow Ag}$ $Ag_ {2} O \ rightarrow Ag$

Printre agenții reducători prezente în natură nu este hidrogen , care are o afinitate foarte puternică cu oxigenul , astfel , în teorie , următoarea reacție ar putea fi exploatate:

FeO+H_{2}\leftrightarrows Fe+H_{2}O

{\ Displaystyle FeO + H_ {2} \ leftrightarrows Fe + H_ {2} O}

{\ Displaystyle FeO + H_ {2} \ leftrightarrows Fe + H_ {2} O}

cu toate acestea, utilizarea hidrogenului implică un risc foarte puternic de explozie. Pentru grupele II și III este posibil să se utilizeze monoxid de carbon CO , care are o afinitate foarte puternică și tinde să evolueze:

FeO+CO\leftrightarrows Fe+CO_{2}

{\ Displaystyle FeO + CO \ leftrightarrows Fe + CO_ {2}}

{\ Displaystyle FeO + CO \ leftrightarrows Fe + CO_ {2}}

Monoxidul de carbon provine din lipsa de combustie cu oxigen de cocs

2C+O_{2}\leftrightarrows 2CO

{\ Displaystyle 2C + O_ {2} \ leftrightarrows 2CO}

{\ Displaystyle 2C + O_ {2} \ leftrightarrows 2CO}

C+CO_{2}\leftrightarrows 2CO

{\ Displaystyle C + CO_ {2} \ leftrightarrows 2CO}

{\ Displaystyle C + CO_ {2} \ leftrightarrows 2CO}

Procesul de reducere prin $C. SAU$ ${\ CO displaystyle}$ $CO$ se numește reducerea indirectă , în timp ce prin $C.$ ${\ displaystyle C}$ $C.$ aceasta se numește reducere directă . Din punct de vedere energetic, reducerea directă necesită mult mai multă căldură în comparație cu reducerea indirectă. Pentru temperaturile prezintă în cadrul procesului de furnal, reducerea directă nu poate fi complet eliminate.

In cuptorul cu aer suflat al monoxidul de carbon , necesar pentru procesul de reducere, este creat prin arderea cocsului cu aer la 1200 ° C , care este suflat de dedesubt prin intermediul duzelor, numite tuberculi. Furnalul este alimentat de mai sus cu straturi de cărbune cocsificabil metalurgice, flux și minereu de fier ( de obicei , oxizi, cum ar fi alternativ hematitul , magnetitul , wüstit și limonit ). Funcția de cocs de carbon din interiorul furnalului este multiplă:

produce gazul necesar procesului de fier de reducere a oxidului;
generează căldura necesară pentru topirea minereurilor de fier;
sprijină mecanic încărcătura de fier;
permite procesul de carburare a fierului turnat lichid prin scăderea punctul său de topire.

ciclul Integral

Acesta transformă minereu în fontă. Taxa durează aproximativ 8 ore pentru a trece de la gura la creuzet; taxa este autosusține pe cea anterioară. La nivelul abdomenului există fier pur în contact cu carbonul și există carburare care permite o reducere a temperaturii de topire (se ajunge la circa 1.350 ÷ 1.550 ° C la capătul abdomenului ^[2] ) și există o picură din fontă lichidă caracterizată prin compoziție chimică:

C = 4,1-4,4%; Mn = 0,5-1,5%; P = .1-.9%; S <0,1%; Da = 0,5%

care nu are utilizări industriale , dacă nu purificată de elemente chimice nedorite ( în special sulf și fosfor , care induc friabilitatea în aliaj). Pentru ecuația Bouduard avem 2 parametri independenți și variem temperatura din interiorul furnalului. Pentru a ajunge la echilibru la o anumită temperatură, este necesar un anumit procent de CO și, presupunând o presiune atmosferică, există doar un singur parametru să varieze. Dacă vă mutați la T = costul pe care nu mai sunt în echilibru: la punctul A există un deficit de CO și din cauza Le Châtelier e principiul de reacție se deplasează spre stânga (ecuația Bouduard este exotermă ). Prin analogie, putem face același lucru cu

FeO+CO\leftrightarrows Fe+CO_{2}

{\ Displaystyle FeO + CO \ leftrightarrows Fe + CO_ {2}}

{\ Displaystyle FeO + CO \ leftrightarrows Fe + CO_ {2}}

Dacă combina curbele veți obține un grafic care arată în cazul în care să lucreze în furnal. Zona superioară se numește indirectă , deoarece se pare că reacția servește pentru a genera CO ₂ în timp ce , în realitate , ea are sarcina de dezoxidare FeO. Reducerile indirecte sunt exoterme , prin urmare , aceste reacții hrănesc planta în timp ce cele directe sunt neutre sau ușor endotermice cu substracție de căldură ( de unde necesitatea de a introduce aer cald cu praf de cărbune). La gură, carbonat de calciu _CaCO3 este introdus la aproximativ 800 ° C , care va reacționa conform reacției

CaCO_{3}\leftrightarrows CaO+CO_{2}

{\ CaCO_ displaystyle {3} \ leftrightarrows CaO + CO_ {2}}

{\ CaCO_ displaystyle {3} \ leftrightarrows CaO + CO_ {2}}

reacția este puternic endotermă și crește zona de reducere indirectă. Din punctul în care numai Fe este prezent, procesul de carburare începe.

Produsele secundare ale furnalului

Furnalul are ca scop producerea de fier mama, dar, de asemenea, produce două produse secundare: gaz sărac, sau gaz de furnal și zgură sau zgură de furnal.

Este un gaz combustibil și un material relativ slabă, dar cantități foarte mari de produse duce la recuperarea și utilizarea acestora.

Gazul sărac

Gaz de furnal este produsă în cantități variabile între 2500 și 3500 Nm3 (normal metru cub) pentru fiecare tonă de fontă mamă, corespunzând 5/7 Nm3 pentru fiecare kg de cocs introdus. În trecut, acest gaz a fost dispersată în aer, dar astăzi este de preferat să-l colecteze din motive ecologice și al reutiliza în recuperatoare Cowper, economisirea de bani, pentru încălzirea cuptoarelor.

loppe

Datorită diferitelor densitate au separat de fier mamă din creuzet. Ele constau din dioxid de siliciu, oxid de calciu, alumină, oxid de magneziu, anhidridă fosforică, oxid de fier, etc. Zgură este produs în cantitate de 0,3 t pentru fiecare tonă de fontă produsă.

La ieșirea din furnal zgurile sunt transformate în granule prin investirea acestora cu un jet puternic de apă, atunci ele sunt trimise la fabricile de ciment , unde, amestecat și măcinat cu o cantitate corespunzătoare de gips, ele formează așa numita explozie ciment cuptor.

Alte

Durata ciclului integrale este de aproximativ 20 de ani. Ultimele plante de exploatare din Italia sunt cel al Taranto , construit în anii șaizeci și Ferriera di Servola din Trieste. Astăzi , în Italia furnale nu mai sunt construite din cauza tranziției de la ciclul parte integrantă din ciclul fier vechi, care utilizează în schimb cuptorul electric.

Furnalul continuă să funcționeze în mod continuu timp de 7 ani, fără să fie oprit. După 7 ani, pereții de oțel și materialul prezent refractar în interiorul furnalului sunt reînnoite; acest material refractar este util pentru menținerea căldurii și temperaturile atinse în furnal. Pe părțile laterale ale furnalului există două turnuri, numite turnuri Cowper (din care, la un moment dat, unul este de încălzire , iar celălalt este de răcire) ^[1] , care sunt utilizate pentru a colecta gazele emise de furnal. Acestea sunt inițial filtrate pentru eliminarea deșeurilor, apoi aerul cald este reintrodusă în furnal pentru a avea o sursă de aer deja cald disponibil și să nu fie încălzită, în timp ce gazele arse și gazele sunt îndreptate spre turbinele cu gaz pe care le va produce curent electric.

La fiecare două ore / doi ani și jumătate, din creuzet, sfârșitul furnalul, topit fonta este evacuat și se separă de zgură prezent; astfel de zguri, numite zgură, se găsesc mai mult pe suprafața de la introducerea fluxului, împreună cu mineralele de fier, le permite să fie adus „la suprafață“. Această zgură este apoi refolosită, de exemplu, pentru producerea cimentului de furnal, reutilizate tocmai pentru construcția furnalului.

Fierul turnat, după ce a fost exploatat, poate fi făcută să se solidifice formând așa numitele blocuri din fontă sau poate fi transportat la fabricile de oțel prin intermediul vagonului torpilă ; acesta din urmă este utilă pentru menținerea temperaturii, de aceea turnat fier în stare fluidă. Odată ajuns la oțelăriile, fonta este transformata in otel datorita convertoare insuflare de oxigen. Cele mai importante sunt convertoarele Martin-Siemens , Bessemer , Thomas și Linz Donawitz (LD) , deși cel mai utilizat este LD. Aceste convertoare, prin introducerea de oxigen, reduce procentul de carbon prezent în fonta. De fapt, oțelul este un aliaj de carbon și fier, în care procentul de carbon variază de la 0,1% la 1,9%.

Notă

^ ^a ^b Arduino , p. 317 .
^ Arduino , p. 318 .

Bibliografie

Gianni Arduino, Renata Moggi, Educație tehnică , ediția I, Lattes, 1990.
William F. Smith, Stiinta si Tehnologie , 2nd ed., McGraw-Hill, 1995, ISBN 88-386-0709-5 .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționar conține dicționarul Lema « explozie cuptor »
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre furnalul

linkuri externe

(EN) furnal / furnal (alta versiune) , în Enciclopedia Britanică , Encyclopædia Britannica, Inc.
Blast cuptor fotografii , pe stahlseite.de. Adus de 25 septembrie 2019 (arhivate de original pe 06 ianuarie 2015).
Furnal , în Treccani.it - Online Enciclopedii, Institutul Enciclopediei italiene.

Controlul autorității	Thesaurus BNCF 27012 · LCCN (RO) sh85014790 · GND (DE) 4160175-0 · BNF (FR) cb11952049q (data)

Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de inginerie

[Ard317-1] Arduino , p. 317 .

[Ard318-2] Arduino , p. 318 .

[1]

[2]