Page 440 - Основы_химии

432 Д О П О Л Н Е Н И Я К Г Л А В Е X X I I . [576в

Железного колчедана добывают во всем свете около одного миллиона тонн. В С.-А. Соед.
Штатах заметили, что расход топлива в домнах уменьшается на данное количество чугуна,
если из вдуваемого воздуха через охлаждение (холодильными машинами) удаляется боль­
шая часть влажности (1904); объясняют это тем, что влага воздуха должна подвергаться
в доменной печи диссоциации, на что требуется свой расход части топлива.
Чтобы получить более полное понятие о химических процессах, совершающихся
в доменной печи, должно рассмотреть путь движения засыпаемой сверху массы и воз­
духа, проходящего через домну. (См. доп. 576г.)
[576 | - (Дополнение А. А. Б а й к о в а.) Па 100 ч. чугуна расходуется от 80 до 120 ч.
в
кокса или угля, при выплавке специальных чугунов (ферросилиция и ферромарганца)
количество это возрастает и может' доходить до 200 ч. Руда, плавень и кокс (или уголь)
слоями насыпаются в верхнее отверстие домны; по мере того как в нижних частях домны
сгорает уголь и образуются чугун и шлак, стекающие на дно, все содержимое печи опу­
скается, след., вверху освобождается пространство, которое вновь заполняется загру­
жаемыми материалами. Опускаясь вниз, эти материалы постепенно переходят в области
все более и более высоких температур, подвергаясь непрерывно действию восходящего
потока газов, образующихся вследствие сгорания в области фурм кокса или угля и
взаимодействия продуктов горения с опускающимися твердыми материалами. Воздух, вду­
ваемый снизу и нагретый до 400—700°, быстро сжигает уголь в СО г и при этом развивает
чрезвычайно высокую темп, (до 1800°). Благодаря высокой темп., образовавшаяся СО,
немедленно вступает в реакцию с вышележащим накаленным углем и нацело превра­
щается в СО, которая вместе с азотом поднимается вверх, отдавая свою теплоту спускаю­
щимся материалам и вступая с ними в разнообразные химические взаимодействия (главным
образом реакции восстановления). Образующаяся С0 2 с накаленным углем снова дает
СО и таким образом в нижней половине печи на всем протяжении поддерживается сильно
восстановительная атмосфера. Восстановление окислов железа производится главным
образом окисью углерода. Оно начинается в верхних горизонтах печи при сравнительно
низкой температуре (200—300°) и по мере опускания руды вниз совершается все больше
и больше, при чем сначала образуется Fe 3 0 4 , потом FëO, затем Fe и наконец Fe,C (см.
доп. 573). При правильном ходе печи восстановление до металлического железа должно
окончиться ранее того, как спускающиеся материалы достигнут зоны с температурой 1000°,
так как в противном случае начнется образование легкоплавких железистых шлаков,
которые быстро станут стекать вниз и вызывать расстройство хода печи. Несколько выше
этого горизонта при 925—950° происходит быстрая диссоциация СаСО,, при чем выделяю­
щаяся СО„ в значительной степени превращается также в СО вследствие взаимодействия
с углем. Еще ниже начинается плавление смеси Fe и Fe 8G, которые образуют чугун, а
на еще более низких горизонтах (с температурой около 1300°) начинается образование
жидких шлаков вследствие взаимодействяя СаО, MgO, А1 2 0 8 и SiO s .
Процесс шлакообразования заканчивается в самых нижних горизонтах печи при
содействии золы кокса, освобождающейся при сгорании его в области фурм. Расплавлен­
ный чугун и шлак каплями и струями стекают вниз и образуют два жидких несмешп-
вающихся слоя шлака и чугуна. В верхних горизонтах печи происходят также другие
процессы : удаление влаги, выделение из угля продуктов сухой перегонки и т. п. В самых
пижних горизонтах печп совершается в той или иной мере восстановление других окислов,
а именно МпО и SiO s, которое происходит тем больше, чем выше температура, что, в свою
очередь, зависит от расхода угля или кокса, температуры вдуваемого воздуха и количе­
ства его; восстановленные Мп и Si растворяются в чугуне.
В результате всех этих превращений все загружаемые в печь материалы и воздух
превращаются в расплавленные шлак и чугун, которые выпускаются из нижней части
печи (через особые отверстия), и в газообразные продукты, которые выделяются через
верхние отверстия печи. Эти газообразные продукты — доменный или колошниковый газ —
получаются в громадных количествах, содержат от 25 до 30"/ 0 окиси углерода, 10—12°/ 0
углекислого газа, несколько процентов водорода (от действия влаги воздуха на уголь и
от процессов сухой перегонки топлива), а остальная масса состоит из азота. Такое зна­
чительное содержание окиси углерода в отходящих газах, несмотря на то, что они про­
ходят через толщу железных окислов руды, объясняется тем, что благодаря значительной
скорости движения газов в печп время их пребывания в печп очень незначительное
(несколько секунд), и вследствие этого газы эти в верхних, менее нагретых, горизонтах
не успевают дойти до того состояния, которое отвечало бы достижению химического равно­
весия. Колошниковый (доменный) газ, благодаря значительному содержанию СО (а также
IL), является ценным газообразным топливом, поэтому из доменной печи он направляется
по трубам в различные печи, где и утилизируется как топлпво; он служит для нагрева­
ния вдуваемого в доменную печь воздуха (при помощи аппаратов Каупера илп других
воздухонагревательных приборов), при помощи его приводятся в действие воздуходувные
машины, им пользуются-для нагрева паровых котлов и т. п.
Топливом в домнах обыкновенно служит или кокс или (гораздо реже) древесный
уголь;-последний представляет наиболее дорогое топливо, но выплавляемый на нем чугун
наиболее чист, гак как в древесном угле очень мало золы и совершенно нет серы. > нас