Какова температура на дне доменной печи? Разгадка секрета производства чугуна

В самой нижней части доменной печи температура вдуваемого горячего воздуха составляет от 1000°C до 1200°C (от 1832°F до 2192°F). Это вдувание перегретого воздуха инициирует ряд химических реакций с коксом и углем, которые могут поднять локальную температуру в этой зоне горения еще выше, часто приближаясь к 2000°C (3632°F).

Экстремальная температура на дне печи нужна не только для плавления материалов. Ее основная цель — инициировать горение, которое создает как интенсивное тепло, так и важнейшие восстановительные газы, необходимые для превращения железной руды в жидкий чугун по всему объему печи.

Функция зоны высокой температуры

Нижняя часть доменной печи, известная как горн или нижняя часть шахты, является двигателем всего процесса выплавки чугуна. Температура здесь самая высокая в печи по вполне конкретным причинам.

Вдувание горячего дутья

Горячий воздух, предварительно нагретый до температуры от 1000°C до 1200°C, вдувается в печь через водоохлаждаемые медные сопла, называемые фурмы. Это основной способ подачи кислорода для поддержания основной реакции.

Основная реакция горения

Этот поток горячего кислорода немедленно вступает в реакцию с коксом (топливом с высоким содержанием углерода) и любым добавленным пылевидным углем. Эта реакция горения (C + O₂) является сильно экзотермической, выделяя огромное количество энергии и тепла.

Создание восстановителя

Интенсивное тепло от начального горения мгновенно запускает вторую реакцию. Образующийся диоксид углерода (CO₂) реагирует с дополнительным горячим коксом, образуя оксид углерода (CO), как описано уравнением CO₂ + C → 2CO. Этот оксид углерода является критически важным восстановительным газом, который поднимается вверх по печи.

Почему необходима эта экстремальная температура

Тепло, генерируемое на дне, выполняет несколько критически важных функций, которые обеспечивают всю работу. Это основа, от которой зависит вся химия и физика, происходящие выше в печи.

Для расплавления чугуна и шлака

Температура должна быть достаточно высокой, чтобы конечные продукты — жидкий чугун и жидкие примеси, известные как шлак — находились значительно выше своих температур плавления. Это позволяет им просачиваться сквозь слой кокса и собираться отдельными слоями в горне, готовыми к выпуску.

Для поддержания химического процесса

Столб горячего газа оксида углерода, поднимающийся снизу, удаляет атомы кислорода из железной руды (оксидов железа) в верхних секциях печи. Без интенсивного тепла на дне для создания этого газа восстановление железной руды до железа просто не может произойти.

Для создания температурного градиента

Печь работает на основе температурного градиента: самая высокая температура внизу и постепенно понижающаяся кверху. Этот градиент позволяет сырьевым материалам, спускающимся сверху, высушиваться, предварительно нагреваться и химически восстанавливаться контролируемым последовательным образом, прежде чем они достигнут зоны плавления.

Выбор правильного решения для вашей цели

Понимание функции этого тепла важнее, чем запоминание одного числа. Температура на дне — это отправная точка для всего, что происходит выше.

• Если ваш основной фокус — источник энергии: Дно печи является основной зоной горения, где реагируют кокс и горячий воздух, генерируя тепловую энергию для всего процесса.
• Если ваш основной фокус — химия: Эта высокотемпературная зона — место, где создается важнейший восстановительный газ (оксид углерода), который затем поднимается вверх для превращения железной руды в чугун.
• Если ваш основной фокус — физический процесс: Интенсивное тепло гарантирует, что и конечный чугун, и отработанный шлак станут полностью жидкими, что позволит эффективно разделять и удалять их.

В конечном счете, понимание доменной печи не как простого нагревателя, а как динамичного противоточного химического реактора является ключом к пониманию ее работы.

Сводная таблица:

Параметр	Значение
Температура горячего дутья	1000°C - 1200°C (1832°F - 2192°F)
Пиковая температура зоны горения	~2000°C (3632°F)
Основная функция	Генерация тепла и восстановительного газа (CO)
Ключевая реакция	C + O₂ → CO₂, затем CO₂ + C → 2CO
Конечные продукты	Жидкий чугун и шлак

Готовы добиться точной термической обработки в собственных операциях? KINTEK специализируется на высокопроизводительных лабораторных печах и оборудовании для термической обработки, разработанном для надежности и точности. Независимо от того, связаны ли ваши работы с испытанием материалов, металлургией или химическим синтезом, наши решения обеспечивают контролируемые высокотемпературные среды, которые вам необходимы. Свяжитесь с нашими экспертами сегодня, чтобы обсудить, как мы можем поддержать специфические требования вашей лаборатории к нагреву и обработке!