Презентація на тему:
Добування та виплавка чавуну

Добування чавуну базується на відновленні заліза із оксидів Феруму та переводі пустої породи в шлак. Головною технологією виробництва чавуну є виплавка в доменних печах.

Чавун виплавляють у величезних доменних печах висотою до 30 м, а діаметром — до 12 м. Внутрішня частина домни викладена вогнетривкою цеглою, а зовнішня облицьована стальними листами. Сировиною для виробництва чавуну в доменних печах є залізні руди, паливо та флюси. Таку суміш сировинних матеріалів називають шихтою. Найважливіші залізні руди: магнетит Fе3О4, гематит Fe2О3, пірит FеS2 , сидерит FеСО3. У якості палива використовують кокс, який є продуктом переробки кам’яного вугілля. Іноді замість коксу використовують природний газ або мазут. За допомогою флюсів тугоплавкі домішки та пусту породу перетворюють на легкоплавкі сполуки, шлак. У якості флюсів використовують вапняк СaCO3 і доломіт MgCO3.

колошник шахта розпар заплічики фурма фурма горн шлаки чавун завантажувач шихти розподілювач шихти димовий газ шахта

Відновлення оксидів феруму проходить за схемою: Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe. Зверху в доменну піч загружають руду, кокс і флюси. Знизу через фурми вдувають збагачене киснем і підігріте до 600-800 ºС повітря. У нижній частині печі згоряє кокс. С + О2 = СО2↑ . За високої температури карбон(IV) оксид взаємодіє з коксом. Продуктом реакції є карбон(ІІ) оксид (чадний газ), який виконує роль відновника в доменному процесі: СО2 + С = 2СО.  Шихта поступово опускається вниз, а назустріч рухаються нагріті гази. Тим самим здійснюється принцип теплообміну й протитоку реагентів. Утворений карбон(IІ) оксид за температури 700 ºС поступово відновлює залізну руду до утворення заліза: 3Fe2O3 + СО = 2Fe3O4 + СО2↑ Fe3O4 + СО = 3FeО + СО2↑ FeО + СО = Fe + СО2↑.

Залізо поступово опускається у більш гарячу частину печі (розпар) і розчиняє в собі до 4 % вуглецю й інші домішки. Утворюється чавун — сплав заліза з вуглецем, карбідом заліза, S, P, Si. Домішки погіршують якість чавуну. Чавун плавиться та стікає в нижню частину горна, а рідкі шлаки збираються на поверхні. Вони запобігають окисненню чавуну. Чавун і шлаки випускають із печі кілька разів на добу через особливі отвори, забиті глиною. Чавун виливається вогненним потоком при температурі 1500 ºС. З доменної печі виходять гази, які містять до 25 % карбон(ІІ) оксиду. Їх спалюють в особливих апаратах — кауперах. Каупери призначені для попереднього нагрівання повітря, яке вдувають у піч. Доменна піч працює безупинно. Висока температура в печі підтримується завдяки екзотермічним реакціям. Періодично у піч додають нові порції шихти. В одній доменній печі за добу можна зварити понад 2000 т чавуну. Робота печі триває протягом кількох років, аж до капітального ремонту.

По застосуванню чавун ділиться на три групи: ливарний, спеціальний, передільний. Із ливарного чавуну виливають найрізноманітніші вироби: деталі складної конфігурації, скульптури, предмети декору. Додавання магнію та інших металів значно поліпшує механічні властивості чавуну, зменшує його крихкість. Із передільного чавуну виплавляють сталь.