Кислород в доменном процессе


Известно, что для бесперебойной работы доменной печи в нижних частях ее температура должна быть не ниже 1600—1700 градусов. Если, вдувать в доменную печь неподогретый воздух, то такой температуры в домне достичь нельзя. Слишком много тепла при горении кокса тратится на подогрев бесполезного для доменного дутья азота. Азот не только понижает температуру горения в домне, но и вызывает большие потери тепла, ибо, покидая домну, он уносит значительное количество тепла с собой. Поэтому воздух, вдуваемый в доменную печь, необходима подогревать до 700—800 градусов. Для этого возле домен строят мощные, дорогостоящие подогреватели воздуха — кауперы. Но, даже имея подогретый воздух, в домне можно в самом лучшем случае получить температуру 2000 градусов. Это сильно ограничивает возможности доменного процесса; так, например, выплавка в домне высококачественных чугунов, содержащих в виде примесей кремний, марганец, хром, удается с большим трудом, так как она требует получения в домне высоких температур, чего при обычном воздушном дутье достичь не удается.

Часть этих чугунов иногда все же можно, правда, с трудом, получить в домне, а некоторые сорта чугуна, как, например, силико-марганец, в домне и вовсе не удается выплавить. Кислород резко меняет все лицо доменного производства.

Применение воздуха, содержащего 60 процентов кислорода, позволяет получать в домне ферросплавы практически любого состава, так как температура в домне при таком дутье достигает 3000 градусов. Даже 30 процентов содержания кислорода в доменном дутье достаточно, чтобы отказаться от подогрева воздушного дутья, и, следовательно, отпадает нужда в постройке кауперов.

При кислородном дутье меняется не только интенсивность доменного процесса, меняются и качество отходящих из домны газов и качество шлака — отброса доменного производства.

Обычно состав флюсов, идущих в доменную печь для выплавки чугуна, подбирается таким, чтобы получить легкоплавкие шлаки, не требующие для своего выпуска из домны в расплавленном виде применения высокой температуры. При применении кислорода эта необходимость исчезает. Наоборот, флюсы подбираются такого состава, чтобы из домны выпускались тугоплавкие шлаки, приближающиеся по своему составу и качеству к портландцементу. Домна превращается в цементную печь.

Загромождающие территорию доменных цехов бесполезные шлаки становятся ценнейшим продуктом.

В доменном процессе имеется еще один отход производства— колошниковый газ. Из-за большого содержания азота он имеет низкую теплотворную способность и используется для подогрева кауперов, паровых котлов. Уменьшая в колошниковом газе содержание азота (за счет увеличения кислорода в дутье), мы превращаем его не только в высококалорийное топливо, но, что еще более важно, превращаем его в ценнейшее химическое сырье. Химический состав такого колошникового газа позволяет применять его для промышленности синтетического спирта, бензина или аммиака, в зависимости от состава доменного дутья.

По примерным подсчетам, доменная печь объемом 800 кубических метров способна, кроме производства чугуна, еще питать газом завод синтетического аммиака производительностью до 200 тысяч тонн аммиака в год.

Помимо увеличения производительности самой домны, общего облегчения управления такой домной, уменьшения расхода кокса на выплавку чугуна из руды, ценность продуктов, получаемых из колошниковых газов, из шлака, настолько велика, что превращает чугун из основного и единственного продукта производства лишь в один из продуктов доменного процесса наряду с цементом, аммиаком, синтетическим спиртом или синтетическим топливом (рис. 8).