Aukštakrosnė
Aukštoji krosnis - tai speciali krosnis geležies lydymui iš rūdos. Aukštakrosnės yra labai didelės. Jos gali būti iki 60 metrų aukščio ir 15 metrų skersmens. Aukštakrosnė yra didžiausias cheminis reaktorius. Aukštakrosnės dar vadinamos aukštakrosnėmis.
Aukštakrosnė paprastai statoma su plieniniu korpusu, o korpuso viduje - iš magnio oksido ar kitos ugniai atsparios medžiagos pagamintos plytos. Karšta krosnis negali išlydyti šių plytų. Krosnis aušinama vandeniu, tekančiu į dalį korpuso ir plytų.
Geležies gamybos procesas yra paprastas. Geležies rūda iš esmės yra geležies oksidas. Geležis gaminama pašalinant deguonį. Taip lieka neapdorota geležis, vadinama ketumi. Šis deguonies pašalinimo procesas vadinamas lydymu. Redukcijos procese naudojama anglis, o rūda įkaitinama iki aukštos temperatūros. Aukštoje temperatūroje anglis lengvai pašalina deguonį iš rūdos.
Aukštakrosnių schema1 . Karšto oro pūtimas ("vėjas") iš Cowperio krosnių 2. Lydymosi zona (bosh) 3. Geležies oksido redukcijos zona (statinė) 4. Geležies oksido redukcijos zona (kaminas) 5. Išankstinio kaitinimo zona (gerklė) 6. Rūdos, kalkakmenio ir kokso padavimas7 . Išmetamosios dujos8 . Rūdos, kokso ir kalkakmenio kolona9 . Šlako pašalinimas10 . Išsilydžiusio ketaus nuleidimas11 . Išmetamųjų dujų surinkimas
Procesas
Rūdos, kalkakmenio ir kokso pavidalo anglis sluoksniais dedama į aukštakrosnės viršų. Tuo pat metu į krosnies vidų pučiamas karštas oras, vadinamas "vėju". Orui į krosnį įleisti naudojami specialūs antgaliai, vadinami "tuyeres". Antgaliai yra krosnies apačioje. Šis procesas vadinamas "pūtimu". Todėl ji ir vadinama aukštakrosne. Koksas užsidega (užsidega) ir dega. Taip susidaro anglies monoksidas, nes anglies dioksidui susidaryti nepakanka deguonies. Tada anglies monoksidas redukuoja metalo oksidą į metalą ir susidaro anglies dioksidas. Šis procesas naudojamas geležies gamybai. Kalkės su geležies rūdos uoliena sudaro medžiagą, vadinamą šlaku.
Apatinė krosnies dalis vadinama židiniu. Kai ji prisipildo skysto ketaus ir šlako, šlakas pašalinamas. Tai vadinama nugriebimu. Šlakas yra lengvesnis už geležį ir nesimaišo su geležimi. Jis plūduriuoja ant geležies. Šlako lygyje specialiu grąžtu krosnyje padaroma skylė. Skystas šlakas pro skylę išteka į indą, vadinamą šlako puodu. Po to geležis iš židinio išleidžiama. Tai vadinama kranų nuėmimu. Dugne padaroma skylė ir skystasis ketus išteka. Jis tiesiogiai naudojamas plieno gamybai, supilamas į specialų geležinkelio vagoną, vadinamą torpediniu vagonu, arba iš jo gaminamos formos. Kai visa ketaus masė išpilama, dviem skylėms uždaryti naudojamas ugniai atsparus molis. Dėl didelio karščio molis labai greitai sukietėja.
Ketaus ketaus sudėtyje yra apie 4 % anglies, todėl jis būtų per kietas ir per trapus naudoti. Papildoma anglis pirmiausia turi būti sudeginta. Ketaus žaliava perdirbama į plieną, jį dekarburizuojant (sudeginant papildomą anglį). Šiuolaikinis būdas nugeležinti ketų ir perdirbti jį į plieną yra pagrindinė deguonies krosnis. Istoriškai būta ir kitų metodų, pavyzdžiui, Besemerio konverteris, atviros krosnys ir liejimo krosnys.
Dujos kyla aukštyn ir kaupiasi krosnies viršuje. Kadangi dujose yra daug anglies monoksido, jos yra vertingas kuras. Aukštakrosnės viršuje susikaupusios dujos vadinamos aukštakrosnių dujomis. Tada jos išplaunamos ir išdžiovinamos, taip pat surenkamos visos kietosios dalelės, pavyzdžiui, suodžiai arba rūdos dulkės. Tada dujos specialiose krosnyse, vadinamose Cowperio krosnimis arba karštomis aukštakrosnėmis, sudeginamos į anglies dioksidą. Šiluma, gauta deginant aukštakrosnių dujas, naudojama iš anksto pašildyti pramušamąjį orą, "vėją", kuris savo ruožtu pučiamas į pačią aukštakrosnę.
Šlakas nėra atliekos. Jį galima panaudoti įvairiais būdais. Iš jo galima gaminti plytas ir naudoti statybose arba maišyti su betonu. Betonas, kurio sudėtyje yra aukštakrosnių šlako, yra stipresnis už paprastą betoną ir beveik grynai baltas, o įprastas betonas yra purvinai pilkas.
Aukštakrosnė paprastai gali dirbti 10-20 metų be sustojimo. Tai vadinama "kampanija".
Cheminis pavyzdys
900-1600 °C temperatūroje vyksta redukcija su anglimi:
| 1. | 3 {\displaystyle 3} | Fe2O3{\displaystyle Fe_{2}O_{3}} | ⟶ {\displaystyle \ilgoji dešinioji rodyklė } | 2 {\displaystyle 2} | Fe3O4{\displaystyle Fe_{3}O_{4}} |
| 2. | F e 3 O 4 + C {\displaystyle Fe_{3}O_{4}+C} | ⟶ {\displaystyle \ilgoji dešinioji rodyklė } | 3 {\displaystyle 3} | FeO{\displaystyle FeO} | |
| 3. | F e O + C {\displaystyle FeO+C} | ⟶ {\displaystyle \ilgoji dešinioji rodyklė } | Fe{\displaystyle Fe} |
Dabar jau pagaminta geležis.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra aukštakrosnė?
A: Aukštakrosnė yra didelė krosnis, naudojama geležies lydymui iš rūdos.
K: Kokio dydžio gali būti aukštakrosnės?
A: Aukštakrosnės gali būti iki 60 metrų aukščio ir 15 metrų skersmens.
K: Kaip kitaip vadinama aukštakrosnė?
A: Aukštakrosnės dar vadinamos aukštakrosnėmis.
K: Iš kokių medžiagų gaminamos aukštakrosnės?
A: Aukštakrosnės paprastai statomos iš plieninio korpuso ir plytų, pagamintų iš magnio oksido ar kitų ugniai atsparių medžiagų.
K: Kaip aukštakrosnės aušinamos?
A: Aukštakrosnė aušinama vandeniu, tekančiu į korpuso ir plytų dalį.
K: Koks yra lydymo procesas ir kaip gaminama geležis?
A: Geležies gamybos procesas yra lydymas, kurio metu iš geležies rūdos pašalinamas deguonis. Redukcijos procese naudojama anglis, o rūda įkaitinama iki aukštos temperatūros. Taip gaunama neapdorota geležis, vadinama ketumi.
K: Koks anglies vaidmuo redukuojant geležį?
A: Aukštoje temperatūroje anglis lengvai pašalina deguonį iš rūdos.
