Kõrgahi

Kõrgahi on eriline ahju tüüp, mis on mõeldud raua sulatamiseks maagist. Kõrgahjud on väga suured. Need võivad olla kuni 60 meetri kõrgused ja 15 meetri läbimõõduga. Kõrgahi on suurim keemiline reaktor. Kõrgahjusid nimetatakse ka kõrgahjudeks.

Kõrgahi ehitatakse tavaliselt teraskarbist ja karbi sees asuvatest magneesiumoksiidist või muust tulekindlast materjalist valmistatud tellistest. Kuum ahi ei saa neid telliseid sulatada. Ahju jahutatakse vee abil, mis voolab osa korpuse ja telliste sees.

Raua valmistamise protsess on lihtne. Rauamaak on põhimõtteliselt raudoksiid. Raua valmistatakse hapniku eemaldamise teel. See jätab toorraua, mida nimetatakse malmiks. Seda hapniku eemaldamise protsessi nimetatakse sulatamiseks. Redutseerimisprotsessis kasutatakse süsinikku, kusjuures maaki kuumutatakse kõrgel temperatuuril. Süsinik võtab kõrgel temperatuuril kergesti hapniku maagist välja.

Kõrgahju skeem1 . Kuum puhur ("tuul") Cowperi ahjudest 2. Sulatustsoon (bosh) 3 .   Raudoksiidi reduktsioonitsoon (tünn) 4. Raudoksiidi redutseerimistsoon (korstnas) 5. Eelsoojendusvöönd (kurg) 6 .   Maagi, lubjakivi ja koksi söötmine7 . Heitgaasid8 . Maagi, koksi ja lubjakivi kolonn9 . Räbu eemaldamine10 . Sulatatud malmi võtmine11 . Jääkgaaside kogumineZoom
Kõrgahju skeem1 . Kuum puhur ("tuul") Cowperi ahjudest 2. Sulatustsoon (bosh) 3 .   Raudoksiidi reduktsioonitsoon (tünn) 4. Raudoksiidi redutseerimistsoon (korstnas) 5. Eelsoojendusvöönd (kurg) 6 .   Maagi, lubjakivi ja koksi söötmine7 . Heitgaasid8 . Maagi, koksi ja lubjakivi kolonn9 . Räbu eemaldamine10 . Sulatatud malmi võtmine11 . Jääkgaaside kogumine

Protsess

Maak, lubjakivi ja süsinik koksi kujul pannakse kõrgahju ülaosas kihtidena. Samal ajal puhutakse ahju sees kuuma õhku, mida nimetatakse "tuuleks". Õhu suunamiseks ahju kasutatakse spetsiaalseid düüsid, mida nimetatakse "tuuerideks". Düüsid asuvad ahju põhjas. Seda protsessi nimetatakse "lõhkamiseks". Seepärast nimetatakse seda ahju "kõrgahjuks". Koks süttib (süttib) ja põleb. See tekitab süsinikmonooksiidi, sest süsinikdioksiidi tootmiseks ei ole piisavalt hapnikku. Seejärel vähendab süsinikmonooksiid metalloksiidiks ja teeb süsinikdioksiidi. Seda protsessi kasutatakse raua valmistamiseks. Lubjakivi moodustab koos rauamaagi kivimiga ainet, mida nimetatakse räbuks.

Ahju alumist osa nimetatakse küttekoldeks. Kui see on täitunud vedela malmi ja räbuga, eemaldatakse räbu. Seda nimetatakse koorimiseks. Räbu on rauast kergem ja ei segune rauaga. See hõljub raua peal. Erilise puuriga tehakse tulekoldesse räbu tasemele auk. Vedel räbu liigub läbi augu välja mahutisse, mida nimetatakse räbustuskoldeks. Seejärel tühjendatakse rauda tulekoldest. Seda nimetatakse koputamiseks. Põhja tehakse auk ja vedel malm tuleb välja. Seda kasutatakse kas otse terasetootmiseks, pannakse spetsiaalsesse raudteevagunisse, mida nimetatakse torpeedovaguniks, või valmistatakse sellest vormid. Kui kogu malm on eemaldatud, kasutatakse kahe augu sulgemiseks tulekindlat savi. Savi muutub suure kuumuse tõttu väga kiiresti tahkeks.

Malm sisaldab umbes 4% süsinikku ja see oleks kasutamiseks liiga kõva ja rabe. Üleliigne süsinik tuleb kõigepealt ära põletada. Raua rafineeritakse teraseks, eemaldades sellest süsiniku (põletades üleliigse süsiniku ära). Kaasaegne meetod malmi süsinikuärastamiseks ja rafineerimiseks teraseks on hapnikuahi. Ajalooliselt on olnud ka teisi meetodeid, näiteks Bessemeri konverter, lahtine ahju ja pudelahi.

Gaasid tõusevad üles ja kogunevad ahju ülaosas. Kuna gaas sisaldab palju süsinikmonooksiidi, on see väärtuslik kütus. Kõrgahju ülaosas kogutud gaasi nimetatakse kõrgahjugaasiks. Seejärel pestakse ja kuivatatakse see ning kõik tahked osakesed, nagu tahm või malmitolm, kogutakse kokku. Seejärel põletatakse gaas spetsiaalsetes ahjudes, mida nimetatakse Cowperi ahjudeks või kuumadeks kõrgahjudeks, süsinikdioksiidiks. Kõrgahjugaasi põletamisel saadud soojust kasutatakse seejärel lõhkamisõhu, "tuule", eelsoojendamiseks, mis omakorda paisatakse kõrgahjusse.

Räbu ei ole jäätmed. Seda saab kasutada mitmel viisil. Sellest võib valmistada telliseid ja kasutada neid ehituses või segada seda betooniga. Kõrgahjuräbu sisaldav betoon on tugevam kui tavaline betoon ja peaaegu puhas valge, samas kui tavaline betoon on määrdunud hall.

Kõrgahi võib tavaliselt töötada 10-20 aastat ilma seiskumata. Seda nimetatakse "kampaaniaks".

Keemiline näide

Temperatuuril 900-1600 °C toimub redutseerimine süsiniku abil:

1.

3 {\displaystyle 3} {\displaystyle 3}

Fe2O3{\displaystyle Fe_{2}O_{3}} {\displaystyle Fe_{2}O_{3}} {\displaystyle Fe_{2}O_{3}}+ {\displaystyle +} {\displaystyle +}C{\displaystyle C} {\displaystyle C}

⟶ {\displaystyle \longrightarrow } {\displaystyle \longrightarrow }

2 {\displaystyle 2} {\displaystyle 2}

Fe3O4{\displaystyle Fe_{3}O_{4}}} {\displaystyle Fe_{3}O_{4}}+ {\displaystyle +} {\displaystyle +}CO{\displaystyle CO} {\displaystyle CO}

2.

F e 3 O 4 + C {\displaystyle Fe_{3}O_{4}+C}} {\displaystyle Fe_{3}O_{4}+C}

⟶ {\displaystyle \longrightarrow } {\displaystyle \longrightarrow }

3 {\displaystyle 3} {\displaystyle 3}

FeO{\displaystyle FeO}{\displaystyle FeO}+ {\displaystyle +} {\displaystyle +}C O {\displaystyle CO} {\displaystyle CO}

3.

F e O + C {\displaystyle FeO+C} {\displaystyle FeO+C}

⟶ {\displaystyle \longrightarrow } {\displaystyle \longrightarrow }

Fe{\displaystyle Fe}{\displaystyle Fe}+ C O {\displaystyle +CO} {\displaystyle +CO}

Nüüd on raud tehtud.

Küsimused ja vastused

K: Mis on kõrgahi?


V: Kõrgahi on suur ahju, mida kasutatakse raua sulatamiseks maagist.

K: Kui suured võivad kõrgahjud olla?


V: Kõrgahjud võivad olla kuni 60 meetri kõrgused ja 15 meetri läbimõõduga.

K: Mis on kõrgahju teine nimetus?


V: Kõrgahjusid nimetatakse ka kõrgahjudeks.

K: Millistest materjalidest on kõrgahjud valmistatud?


V: Kõrgahjud on tavaliselt ehitatud teraskorpuse ja magneesiumoksiidist või muudest tulekindlatest materjalidest valmistatud tellistega.

K: Kuidas jahutatakse kõrgahju?


V: Kõrgahju jahutatakse vee abil, mis voolab osa korpuse ja tellise sees.

K: Milline on sulatamisprotsess ja kuidas valmistatakse rauda?


V: Raua valmistamise protsess on sulatamine, mille käigus eemaldatakse rauamaagist hapnik. Redutseerimisprotsessis kasutatakse süsinikku, kusjuures maaki kuumutatakse kõrgel temperatuuril. Seejuures tekib toorraud, mida nimetatakse malmiks.

K: Milline on süsiniku roll raua valmistamise redutseerimisprotsessis?


V: Süsinik võtab kõrge temperatuuri juures kergesti hapniku maagist välja.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3