Основными видами углекислых соединений — карбонатов, поступающих в доменную печь, являются известняк CaCO3 и доломит CaCO3-MgCO3. При нагреве карбонаты диссоциируют с выделением углекислого газа по реакциям CaCO3=CaO-I-CO2; MgCO3=MgO+CO2. Эти реакции эндотермические, т. е. протекают с поглощением тепла.
Интенсивное разложение известняка в доменной печи протекает при температуре ~ 1000°С. Разложение крупных кусков заканчивается при более высокой температуре. Применение флюсов в доменной печи приводит к повышенному расходу кокса, так как требуется дополнительное тепло на разложение карбонатов. Образующаяся при разложении карбонатов CO2 взаимодействует с углеродом кокса по реакции С02-(-С=2С0, протекающей с поглощением тепла. Эта реакция требует также расхода кокса. Восстановительная способность доменных газов понижается вследствие разбавления их диоксидом углерода CO2. В связи с этим применяют офлюсованный агломерат, при производстве которого происходит основное разложение карбонатов. Так, замена в доменной печи 1 кг известняка позволяет экономить 0,4 кг кокса. При агломерации процесс разложения известняка обеспечивается сжиганием низкосортного топлива — коксика, а не высококачественного металлургического кокса. Известняк или доломит загружают в печь в незначительных количествах для поддержания необходимой основности шлака, т. е. необходимого содержания в шлаке извести.
§ 5. Восстановление оксидов железа
Восстановлением называют процесс отнятия кислорода от оксида и получение из него элемента или оксида с меньшим содержанием кислорода. При этом кислород переходит к веществу, которое окисляется. Такое вещество называется восстановителем. В процессе восстановления одно вещество восстанавливается (теряет кислород), другое окисляется (приобретает кислород). Оба процесса идут параллельно по уравнению: МеО-\-B = =Me-|-ВО, где В — восстановитель, MeO — оксид, Me — восстановленный металл, ВО — оксид восстановителя. Восстановителем может> быть элемент или вещество, обладающее большим сродством к кислороду, чем металл оксида, например углерод или кремний по отношению к железу. Чем большим сродством к кислороду обладает элемент, тем более сильным восстановителем является. В доменной печи восстановителями служат углерод кокса, оксид углерода — СО и водород. Рассмотрим основные процессы, связанные с восстановлением оксидов железа.
По теории академика А. А. Байкова, восстановление оксидов протекает ступенчато: от высших к низшим. При температуре >570 0C восстановление проходит следующие стадии: Fe203->-Fe304->-Fe0->-Fe; при температуре