Ing. Miroslava ČIŽMÁROVÁ, PhD.

Ing. Miroslava ČIŽMÁROVÁ, PhD.

park Komenského č. 14 miroslava.cizmarova@tuke.sk

TECHNOLÓGIE I Školský rok: 2013 / 2014 Zimný semester: 22 hod./ semester Ročník: II. BC Študijný program: Integrované systémy riadenia, Tepelná energetika a plynárenstvo, Hutníctvo železa a ocele Hutníctvo neželezných kovov

TECHNOLÓGIE I 100 % Ing. Miroslava Čižmárová, PhD., Hutníctvo železa a ocele Časť A 50 b. Doc. Ing. Jarmila TRPČEVSKÁ, PhD., Hutníctvo neželezných kovov Časť B 50 b. 10 b. + 40 b. 10 b. + 40 b. Semestrálne zadanie (min. 5,5b.) Záverečný test (min. 21b.) Cvičenia Záverečný test

1. Význam, obsah a ciele predmetu. Podmienky absolvovania predmetu. Úvod. Charakteristika vysokopecnej vsádzky. Príprava vysokopecnej vsádzky (peletizácia, aglomerácia). 2. Príprava vysokopecnej vsádzky (výroba koksu). Charakteristika vysokopecného procesu. Výroba surového železa - deje prebiehajúce vo vysokej peci. 3. Základy výroby ocele. Konvertorové procesy výroby ocele, výroba ocele v elektrickej oblúkovej peci. Odlievanie ocele. 4. Záverečný test (časť A) 9. 55 10. 55 Obhajoba semestrálneho zadania. (Oprava záverečného testu)

Prednášky Fröhlichová a kol. :Hutníctvo železa Kijac: Ocele na odliatky http://oceliarstvo.ic.cz/ prednášky: http://web.tuke.sk/hfkmzaz/index.php?hm=studium&sm=skripta&l ang=svk

Zásobníková váha Pásova váha Miešací bubon Drvič Odsávacie komory Aglomerát pre VP Vratný aglomerát Chladiaci pás

Hlavné výrobné strediská koksovne sú: - príprava uholnej vsádzky - koksárenské batérie - triediarne koksu - chemické prevádzky.

Obsah prvkov [%] Surovina C Mn Si P S Fe Chemické zloženie surového železa Surové železo 4,2 0,6 0,8 0,06 0,05 94,290 Chemické zloženie vyrobenej ocele Oceľ 0,1 0,25 0,08 0,025 0,02 99,525

Dosky kryštalizátora Troskový rámček Dosky kryštalizátora Tuhý liaci prášok Sintrovaný LP Vodná skriňa Tekutý LP Tekutá oceľ Vzduchová medzera Kôra kontiodliatku Vodné skryne kryštalizátora

Vsádzka pre vysoké pece: - kovonosné materiály (železné a mangánové rudy, aglomerát, pelety a taktiež niektoré odpady z priemyslovej výroby), - troskotvorné látky (zásadité troskotvorné prísady -vápenec a dolomitický vápenec alebo kyslé troskotvorné prísady kremenec, bauxit a hlinité bridlice), - palivo (vysokopecný koks, náhradné palivo - zemný plyn, oleje a v súčasnosti najčastejšie práškové uhlie).

Vsádzka sa musí vyznačovať: - rovnomernými vlastnosťami, - nízkym podielom jemnozrnných častíc, - úzkym rozptylom zrnitosti pri vylúčení prachových podielov - dostatočnou mechanickou pevnosťou.

- hornina, z ktorej je možné ekonomicky výhodným spôsobom získavať železo. - podľa chemicko-mineralogického zloženia rozdeľujeme rudy na: oxidické, uhličitanové a kremičitanové Maximálny Skupina Minerál Chemický Hustota obsah Fe železných rúd vzorec (g. cm -3 ) v čistom stave (%) magnetitové magnetit Fe 3 O 4 5,17 72,4 rudy hematitové hematit Fe 2 O 3 5,26 70,0 rudy sideritové rudy siderit FeCO 3 3,9 48,3 chamositové chamosit Fe 4 Al Si 3 AlO 10. 3,03 až 38,0 rudy OH 6.n H 2 O 3,19

Kvalitu železných rúd posudzujeme na základe vlastností: chemické vlastnosti (chemické zloženie, stupeň oxidácie, zásaditosť) fyzikálne vlastnosti (vlhkosť, merná hmotnosť, kusovosť, sypné vlastnosti, pórovitosť, mechanická pevnosť), metalurgické vlastnosti (redukovateľnosť, priebeh mäknutia).

Chemické vlastnosti Chemické zloženie - najdôležitejší obsah železa, resp. mangánu v rude Bohatosť rudy 100 p B r Fe %( Mn).100 p - spotreba vápenca na 100kg rudy [kg]

Chemické vlastnosti Hlušinové zložky- zásadité oxidy CaO, MgO, kyslé oxidy SiO2, Al2O3 hlušina rudy je kyslej povahy, preto sú najčastejšími prísadami vo VP vápenec a dolomit škodlivé prímesí (S, As, P, Cu, Zn, Pb)

Chemické vlastnosti Stupeň oxidácie železa - je merítkom redukovateľnosti. Stupeň oxidácie železa v železných rudách určuje pomer kyslíka viazaného na železo k množstvu kyslíka, ktoré by bolo k dispozícii, keby bolo všetko železo viazané vo forme Fe 2 O 3. 3 Fe 0 1.100 3 Fe

Chemické vlastnosti Stupeň zásaditosti p 1 CaO SiO 2 p 2 CaO MgO SiO 2 Al 2 O 3

Fyzikálne vlastnosti Vlhkosť Merná hmotnosť Kusovosť 5-25mm, vylúčenie podielu pod 5 mm Sypné vlastnosti Pórovitosť Mechanická pevnosť

Metalurgické vlastnosti Redukovateľnosť - vlastností, ktoré určujú premeny oxidov Fe alebo Mn na kov, pôsobením redukčného činidla Mäknutie -je charakterizované teplotou začiatku mäknutia a intervalom mäknutia udáva šírku a polohu plastického pásma

- kovonosné materiály - troskotvorné látky (30 80 mm) - palivo prevodu hlušiny železonosnej vsádzky a popola koksu do trosky, zásadité alebo kyslé troskotvorné látky, vápenec, dolomitický vápenec, ktorý obsahuje okrem CaCO 3 ešte MgCO 3, dolomit, alebo vápno, zloženie čistého vápenca je 56% CaO a 44% CO 2, VZV = % (CaO + MgO) - p % ( SiO 2 + Al 2 O 3 ),

- palivo Koks najdôležitejšou prísadou, jeho spotreba má vplyv na výkon pece a kvalitu vyrábaného surového železa, najdrahšia zložka vysokopecnej vsádzky, dá sa čiastočne nahradiť inými palivami 98%C, 0,1 až 0,5%H 2, 0,5 až 0,7%N 2, 0,4 až 1,1%O 2 0,5 až 0,8% prchavej síry.

Koks vo vysokopecnom procese plní nasledujúce úlohy: ako palivo dodáva teplo na ohrev a roztavenie vsádzkových materiálov a teplo potrebné na endotermické reakcie procesov, ako redukčné činidlo poskytuje uhlík a oxid uhoľnatý na redukciu oxidov kovov z rúd, ako nauhličovadlo dodáva uhlík pre nauhličenie surového železa, ako nosná kostra vsádzky zabezpečuje priedušnosť pre plyn a priepustnosť pre kvapalné produkty tavby v oblasti fúkačov (v dolnej časti pece).

- Palivo Koks obsahuje horľavinu, popol a vodu, voda a popol znižujú obsah horľaviny, a tým aj úžitkovú hodnotu koksu, výhrevnosť okolo 33500 kj.kg -1. Horľavosť koksu je daná rýchlosťou priebehu reakcie C + O 2 = CO 2 Reaktivita koksu je daná rýchlosťou priebehu reakcie C + CO 2 = 2CO zápalná teplota koksu je 600 až 750 C. kusovosť koksu pre vysoké pece 40 až 80 mm

plynné vykurovacie plyny, napr. zemný plyn, koksárenský plyn, kvapalné - vykurovacie oleje, u nás oleje z ropy, olej z dechtu, mazut, práškové - nekoksovateľné uhlie, koksový prach.

úprava kusovosti a obohacovanie sa uskutočňuje v mieste ťažby rúd, homogenizácia a obyčajne aj spojovanie sa realizujú v hutníckych závodoch, preto ich radíme k hutníckym spôsobom úpravy, Studené spôsoby úpravy rúd sú: drvenie, triedenie, rozdružovanie, spriemerňovanie. Teplé spôsoby úpravy rúd sú: praženie, peletizácia, aglomerácia, kde môžu prebehnúť deje chemické a fyzikálnochemické.

Závislosť spotreby koksu od obsahu Fe v rude s kyslou hlušinou (A) a so zásaditou hlušinou (B)

Kolísanie obsahu Fe v denných zásielkach rudy môže dosahovať + - 5% Zmena chemického zloženia vsádzky má za následok zmenu zloženia Fe, zmeny teploty v nisteji VP, nerovnomerný chod pece, zmena zloženia trosky, zvýšená spotreba koksu A B Spôsob ukladania vrstiev materiálu v homogenizačných hromadách. A pri zariadení podľa prof.patrmana, B pri zariadení Robins Messiter.

doprava rudy, koncentrátu, tros. prísad a paliva Rotačný výklopník, Čelný výklopník Zima rozmrazovací tunel: nad 100 o C, 3-18 hodín, jeden tunel 22 26 vagónov, doprava dopravníkové pásy HOMOGENIZÁCIA

PELETIZÁCIA zrnitosť zbaľovaného materiálu menšej ako 0,2 mm vznikajú surové zbalky pevnosti 5 až 50 N/zbalok, spevňujú pri 1250 až 1350 C. vypálené pelety sa vyznačujú pravidelným guľovitým tvarom, vysokým obsahom Fe, vysokou pevnosťou v tlaku 1765 až 3922 N/peletu,

PELETIZÁCIA Výroba surových zbalkov Výpaľovanie surových zbalkov Zbaliteľnosť surových zbalkov: granulometrického zloženia materiálu - zrnitosť pod 0,2 mm, tvaru a povrchových vlastností zŕn zbaľovaného materiálu, chemicko-mineralogického zloženia.

PELETIZÁCIA Výroba surových zbalkov Zariadenie na výrobu surových zbalkov : 1. zbaľovacie bubny (jednoduchý bubon, bubon so zabudovanými kónusmi), 2. zbaľovacie misy (jednoduchá, stupňovitá, oválna a kónická), 3. zbaľovací kužeľ.

Dm tg PELETIZÁCIA 4 2 1 3 1 2 4 Smer otáčania Prívod vody h c m Dm

PELETIZÁCIA Výpaľovanie surových zbalkov Pri ohrievaní a vypaľovaní vysušených zbalkov prebiehajú nasledujúce chemické procesy: dehydratácia, oxidácia magnetitu na hematit, reakcie v tuhom stave, rozklad uhličitanov, rekryštalizácia magnetitu a hematitu, vznik troskovej taveniny, odsírenie, teplotný rozpad hematitu.

PREDOHRIEVANIE A VYPAĽOVANIE ZBALKOV NA PELETY 1.vypaľovací pás = predsušenie, sušenie a predohrievanie peliet 2.rúrová rotačná pec 3.chladič

AGLOMERÁCIA ŽELEZORUDNÝCH MATERIÁLOV studený úsek a teplý úsek Studený úsek: prípravy vsádzky - výklopníky, zariadenie na drvenie, mletie, triedenie rúd, sklad rudy a homogenizačné skládky. Teplý úsek: zmiešavacie zásobníky, prípravu a dávkovanie zmesí, predpeletizačné bubny, spekacie pásy a chladiče aglomerátu. heterogénnej sústave plynná kvapalná tuhá fáza, horenie paliva, prenos tepla, redukčno-oxidačné procesy

AGLOMERÁCIA Zmes aglomeračnej rudy, jemnozrnného koncentrátu, prísad a paliva sa pred spekaním navlhčí a v zbaľovacom bubne predpeletizuje cieľom zmenšiť podiel jemnozrnných častíc a zvýšiť priedušnosť zmesi. predpeletizovaná zmes - uložená na spekacom zariadení sa na povrchu vrstvy zapáli silným zdrojom tepla.

AGLOMERÁCIA ŽELEZORUDNÝCH MATERIÁLOV pásmo horenia paliva sa prúdom vzduchu, presávaného spekanou vrstvou, postupne presúva v smere prúdiaceho vzduchu a tak zabezpečuje vytvorenie a ochladenie taveniny. proces spaľovania neprebieha súčasne v celej vrstve ale postupne v úzkom pásme, ktoré sa posúva smerom k roštu. Priebeh spekania a rozdelenie teplôt v spekanej vrstve

Nad pásmom horenia paliva je vrstva hotového aglomerátu, ktorý sa ochladzuje presávaným vzduchom, pričom časť tepla chladnúceho aglomerátu sa prenáša do pásma horenia paliva. Spaliny, vznikajúce v pásme horenia paliva, odovzdávajú časť tepla nižšie ležiacim vrstvám a predohrievajú ich.

Čas zapaľovania je 40 až 45 sek., niekedy až 1,6 min., celkový čas spekania vsádzky vo vrstve vysokej 20 cm je 8 min., čas chladenia 22 až 50 min., rýchlosť spekacieho pása je 2,9 až 3,6 m.min -1.

Fe 2+ S F C DE B Fe celk P A rozpad kryštalickej vody B,D, disociácia vápenca C,D, horenie paliva C,D,E, čiastočná redukcia oxidov Fe, tvorba taveniny.

1. Význam, obsah a ciele predmetu. Podmienky absolvovania predmetu. Úvod. Charakteristika vysokopecnej vsádzky. Príprava vysokopecnej vsádzky (peletizácia, aglomerácia). 2. Príprava vysokopecnej vsádzky (výroba koksu). Charakteristika vysokopecného procesu. Výroba surového železa - deje prebiehajúce vo vysokej peci. 3. Základy výroby ocele. 4. Konvertorové procesy výroby ocele, výroba ocele v elektrickej oblúkovej peci. 5. Odlievanie ocele. 6. Záverečný test (časť A) 7. 30 8. 30

koks je zušľachtené palivo, získané karbonizáciou uhlia, to je jeho zahrievaním bez prístupu vzduchu, je jednou zo základných surovín, používaných pri výrobe surového železa vo vysokej peci, surovinou pre výrobu koksu je uhlie,

Pôvod a zloženie deriváty nekromasy, budované v podstate štyrmi prvkami: uhlíkom, vodíkom, kyslíkom a dusíkom Lokalizácia vzniku vznik na povrchu zemskej kôry a ich uloženie od povrchu do hĺbky niekoľko tisíc metrov Existencia vo viacerých fázach plynnej, kvapalnej, emulzne disperznej, tuhej Schopnosť horieť- vydávanie tepelnej

koksovacie vlastnosti - zmeny uhoľnej hmoty pri zahrievaní uhlia bez prístupu vzduchu: zmeny stavu uhoľnej hmoty, ovplyvňujúce spekavosť a plasticitu uhlia zmeny objemu uhoľnej hmoty, prejavujúce sa puchnutím, rozpínavosťou a zmršťovaním zmeny hmotnosti uhoľnej hmoty, dané priebehom odplynenia

Príprava vsádzky Koksárenská batéria Chémia Kvalita a produkcia koksu súvisí s kvalitou používaných druhov uhlí, dokonalosťou prípravy uhoľnej vsádzky a samotným karbonizačným procesom.

1plniace otvory 1klenba 1otvor pre odvod karbonizačných plynov 1KS 1hladina vsádzky 1stena 1SS 1v 1podlaha 1š 1d 1dvere

1 - vrstva koksu a polokoksu, 2 - kritická vrstva, 3 - plastická vrstva, 4 - predplastická vrstva, 5 - vrstva uhlia, 6 - stred komory, 7 - stena komory

plyny opúšťajú komoru o teplote 700 až 800 C. chladené vstrekovanou čpavkovou vodou a do predlohy vstupujú o teplote asi 100 C pri ochladení skondenzuje z plynu okolo 60 % dechtových podielov, ktoré sú spolu s čpavkovou vodou ako kondenzát zloženie karbonizačných plynov sa mení s dobou koksovania. surový koksárenský plyn, ktorý je z predlohy prakticky o trvalo rovnakej kvalite dopravovaný sacím potrubím k ďalšiemu spracovaniu. odsávanie plynu z komory a predlohy je riadené tak, aby bol v komore počas celej doby koksovania udržiavaný trvalý pretlak plynu a nedochádzalo k nasávaniu vzduchu do komory.

H 2 55-58% CH 4 24-26% C m H n 2.3-2.5% CO 6-6.8% CO 2 3-4% O 2 0.4% N 2 3.0% NO 0,7 0,0006 H 2 S 0,3 0,4 HCN 0,02 0,04

Koksárenský plyn škodlivé prímesi (decht, čpavok, síran amónny, síra, benzol, naftalén) využíva sa ako technický čistý koksárenský plyn. z 1 t suchého uhlia vzniká 320 360 m 3.

decht - čpavok - benzol - technicky čistý koksárenský plyn

koks Koksárenská batéria Chémia Gazifikácia surový plyn decht spekanie zmesný plyn Technický koksárenský plyn dechtový plyn Vysoká pec VP plyn železo elektrická energia vykurovanie vodík metanol DRI

rudný dvor, úprava vysokopecnej vsádzky (aglo.), vysoká pec, sústavu zariadení na čistenie plynu vznikajúceho pri aglomerácii a vo vysokej peci, troskové hospodárstvo, dopravné cesty a zariadenia na odvoz produktov, vodné hospodárstvo a olejové hospodárstvo, laboratóriá.

V jej spodnej časti sú umiestnené zariadenia na prívod vzduchu a vypúšťanie železa a trosky, vo vrchnej časti je zavážacie zariadenie, v šachte je zabezpečený odvod plynov vznikajúcich v priebehu tavby, vysokopecný plyn prechádza potrubím (prašník, hrubé a jemné čistenie plynu, vysokopecný plyn sa využíva na vyhrievanie ohrievačov vetra alebo v iných zariadeniach hutných závodov, vzduch vietor sa privádza do vyhriatych ohrievačov vetra, v ktorých sa ohreje a potom sa privádza do výfuční, tekutý kov sa vnútrozávodnou dopravou transportuje do oceliarne alebo sa na liacom stroji odlievajú bochníky, tekutá troska sa dopravuje na troskové hospodárstvo, vysokopecný prach sa zachytáva a obyčajne sa spolu s aglorudou speká na aglomerát.

sadzobňa zabezpečuje čo najmenšie zmeny násypného profilu surovín. šachta, zabezpečuje výmenu tepla medzi plynmi a pevnou vsádzkou ohrevom materiálov sa ich objem zväčšuje a preto sa šachta rozširuje, čím je umožnené prúdenie plynu vsádzkou a pokles vsádzky. najširšia časť vysokej pece rozpor umožňuje usmernenie prúdu plynov tak, aby nedochádzalo k silne rozvinutému vonkajšiemu chodu pece zmenšenie objemu vsádzkových materiálov pri prechode do tekutého stavu vyžaduje zmenšenie prierezu, ktoré je zabezpečené v sedle pece. tekuté produkty vysokopecnej tavby železo a troska - sa hromadia vo valcovitej časti nazvanej nistej, 3200 3200 2000 16000 2300 6500 V =1386 m 3 9300 8200 2800 5850 5000 4200 3000 2950

Základ pece Nistej Odpichový otvor surového železa Rez A-A 2 1 4 A 5 A

Optimálny tvar Nevhodný tvar V hornej časti nisteje sú umiestnené výfučne Kohezívna zóna (KZ) Mŕtvy muž (MM) Vírivá zóna (VZ) Hniezdo

10 Sedlo Rozpor a šachta Sadzobňa pece 1 7 7 8 5 5 8 0,4 8 8 2 8 10 6 6 10 5 5 0,3 0 Vysokopecný plyn 7 7 Vysokopecný plyn 10 20 1d 9 9 4 3

Sadzobňa pece ZA ZW ZA ZW ZA ZW ZA ZW ZA ZW ZA ZW Poz.1 Poz.2 Poz.3 ZA ZA ZA ZA ZA ZA ZW ZW ZW ZW ZW ZW Poz.4 Poz.5 Poz.6

19 6 18 18 3 ohreve vetra pred jeho prívodom do vysokej pece O 8 700 14 5 7 2 O 8 500 4 13 40 000 16 11 11 12 10 8 15 18 9 14 1 9 400 17

Deje prebiehajúce vo vysokej peci rozdeľujeme na: deje mechanické, výmena tepla, deje chemické. Proces výroby surového Fe zahŕňa: redukcie oxidov a zložitých zlúčenín, rozklad hydrátov a solí, horenie tuhého, kvapalného a plynného paliva, reakcie v pevnej fáze a heterogénne reakcie, výmeny tepla, pohyb tuhých, kvapalných a plynných zložiek, atď.

Vysokú pec môžeme charakterizovať ako zariadenie, v ktorom sú integrované najmenej štyri agregáty: Vrstva ohrievacia pec redukčná pec taviaca pec agregát panvovej metalurgie Redukčná oblasť Zóna prekapávania Kohézna zóna Vírivá zóna Mŕtvy muž Troska Železo Nistej

Hranice zón Zóna ohrevu V R H O 2 (l) H O 2 (g) H O 2 (s) H O 2 (g) MgCO 3 MgO + C O 2 3Fe2O 3 + CO 2Fe O + 3 4 C O 2 Fe3O 4 + CO 3FeO + C 3Fe2O 3 + H 2 2Fe O + 3 4 H O 2 2O Fe3O 4 + H 2 3FeO + H 2O FeO + CO Fe + C O 2 FeO + H 2 Fe + H 2O (Nepriama redukcia) CaCO 3 CaO + C O 2 Zóna Boudowardovej reakcie FeO + C Fe + C O Tvorba trosky Zóna tavenia Zóna metalurgických reakcií Spaľovanie FeO + C Fe + C O C (s) C (l) SiO 2 + 2C Si + 2C O 3CaO.P2O 5 + 5C 2P + 5CO + 3CaO MnO + C Mn + C O FeS + CaO + C Fe + CaS + C O

700 500 900 1900 1700 1300 Definovanie zón vo VP Teploty v rôznych miestach VP

Hlavným redukovadlom vo vysokopecnom procese je uhlík, oxid uhoľnatý a vodík: prakticky úplne vyredukovateľné (Fe, Ni, Co, Pb, Cu, P, Zn, a iné), čiastočne redukovateľné (Si, Mn, Cr, V, Ti a iné), neredukovateľné (Ca, Mg, Al, Ba a iné).

pri teplotách pod 570 C pri teplotách nad 570 C Fe 2 O 3 - Fe 3 O 4 - Fe Fe 2 O 3 - Fe 3 O 4 FeO - Fe Pri teplote nad 570 C prebiehajú tieto reakcia: 3Fe 2 O 3 + CO =2Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + m CO = 3FeO + CO 2 + /m -1/ CO FeO + n CO = Fe + CO 2 + / n- 1/ CO Pri teplote pod 570 C: 3 Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + pco = 3Fe + 4 CO 2 + / p - 4 / CO

1b 1a Rovnovážne zloženie plynu pri redukcii oxidov železa oxidom uhoľnatým. a - b : príklad zloženia reálneho plynu vo vysokej peci.

CO 2 + C = 2CO H 298 = - 164 959 kj 2CO = C + CO 2 H 298 = + 166 258 kj Závislosť rovnovážneho zloženia plynu na teplote

Pri teplote nižšej ako 570 C: Fe 2 O 3 - Fe 3 O 4 - Fe Pri teplote vyššej ako 570 C: Fe 2 O 3 - Fe 3 O 4 - FeO - Fe Rovnovážne zloženie plynu pri redukcii oxidov železa vodíkom

Vyššie oxidy železa sa redukujú nepriamou cestou na FeO a FeO sa môže redukovať nepriamou aj priamou cestou. Priama redukcia je redukcia uhlíkom a splodinou redukcie je oxid uhoľnatý. FeO + CO = Fe + CO 2 CO 2 + C = 2CO FeO + C = Fe + CO Výsledkom je redukcia FeO pevným uhlíkom: FeO + C = Fe + CO 2CO = CO 2 + C FeO + CO =Fe + CO 2 Výsledkom je vlastne reakcia redukcie nepriamou cestou, prostredníctvom plynnej fázy.

- vo vysokej peci sa oxidy železa redukujú takmer úplne, - stupeň redukcie činí 99 až 99,8 %, - z uvedeného vyplýva, že 99 až 99,8 % Fe prechádza do surového železa a iba 0,2 až 1,0 % Fe prechádza, ako nevyredukované do trosky.

- Si je stálou súčasťou vysokopecnej vsádzky - chemická afinita kremíka ku kyslíku je veľmi vysoká, - redukuje sa len uhlíkom koksu alebo karbidom železa, okolo teplôt 1500 C SiO 2 + C = SiO + CO SiO + C = Si + CO SiO 2 + 2C = Si + 2CO Plastické pásmo Priama redukcia FeO na Fe Redukcia SiO na Si Redukcia SiO na SiO 2

- pod teplotou 1500 C prebieha redukcia SiO 2 - Si, nad teplotou 1500 C v stupňoch SiO 2 - SiO - Si. - SiO sa pri teplotách pod 1500 C rozkladá: 2SiO = SiO 2 + Si - v oblasti nižších teplôt sa kremík v malej miere redukuje uhlíkom : SiO 2 + 2C + Fe = FeSi + 2CO - v roztavenom stave môže prebiehať redukcia uhlíkom karbidu železa : 2 Fe 3 C + SiO 2 = FeSi + 5 Fe + 2 CO

Redukcia vyšších oxidov mangánu až po najnižší oxid prebieha nepriamou cestou podľa schémy: MnO 2 - Mn 2 O 3 - Mn 3 O 4 - MnO Vyššie oxidy mangánu sú redukované oxidom uhoľnatým a vodíkom. Redukcia mangánu z MnO nie je možná s CO alebo H 2, je možná iba uhlíkom podľa reakcie: MnO + C = Mn + CO

Vznik surového železa vo vysokej peci začína už v spodnej časti šachty, nauhličovaním vyredukovaného železa a pokračuje v nižšie položených miestach pece, postupným prechodom do tekutého stavu a prechodom iných prvkov do železa. Nauhličovanie železa v pevnom stave prebieha sadzovitým uhlíkom, ktorý vznikol ako pevný produkt priebehu Bellovej reakcie. Sadzovitý uhlík so železom vytvára karbid Fe 3 C : 2 CO = CO 2 + C C + 3 Fe = Fe 3 C 3 Fe + 2 CO = Fe 3 C + CO 2

vzniká roztavením hlušiny kovonosnej časti a troskotvorných prísad a popola koksu procesu tavenia predchádza spekanie jednotlivých oxidov, ktoré je spojené so vznikom nových chemických zlúčenín. Horná časť šachty CaO/SiO 2 MgO MnO Al O 2 3 FeO SiO 2 Stred šachty CaO Rozpor %CaO, SiO 2 CaO/SiO 2 %MnO, MgO, FeO, Al O 2 3

+ + + + + + + + + C (k) + O 2 = CO 2 C (k) + CO 2 = 2CO C + 1/2 O 2 = CO CO +1/2 O 2 = CO 2 C (k) + H 2 O (g) = CO + H 2 alebo C (k) + 2H 2 O (g) = CO 2 + 2H 2

1 9 A) zvislý rez B) vodorovný rez 4 5 700 6 2% CO 2 700 1% O 2% CO 2 870 2 7 3 A C) D) 1% O 2 B 1200 1000 850-870 700 950-970 950-970 2 8

Pre riadenie technologického procesu vo vysokej peci, je určujúce riadenie prúdenia plynu v peci. Prúdenie v peci možno ovládať: na vstupe vsádzky, t.j. zavážaním pomocou zavážacieho systému sazobne, na vstupe spaľovacieho vzduchu, t.j. horúceho vysokopecného vetra, riadením jeho parametrov, najmä množstva, tlaku, zloženia, teploty, výstupom tekutých produktov tavby, čo je zvláštnosťou vysokej pece

Hlavným produktom: surové železo, Vedľajším produktom: - vysokopecná troska, - vysokopecný plyn, - vysokopecný výhoz (úlet).

Surové železo Troska Vysokopecný plyn Obsah prvkov Obsah zložiek Obsah zložiek C 4,5 % CaO 40 % CO 2 20 % Si 0,7 % MgO 9 % CO 23 % P 0,1% SiO 2 38 % H 2 3 % Mn 0,5 % Al 2 O 3 7 % Teplota pri 1450 C Teplota pri 1550 C Teplota v 200 C odpichu odpichu sadzobni Približná hustota 6t.m -3 Približná hustota 3 t.m -3 Výhrevnosť 3,2 MJ.m -3