К железным рудам относится магнитный, красный, бурый и шпатовый железняк.
Магнитный железняк (магнетит) содержит железо в виде Fe3O4(закись-окись железа), обладающей хорошо выраженными магнитными свойствами. Магнетиты содержат 40…70 % железа и являются наиболее богатыми железными рудами, но восстанавливаются труднее других руд. Основные месторождения – Соколовское, Курская магнитная аномалия (КМА).
Красный железняк (гематит) содержит железо в виде Fe2O3 (безводная окись железа). Содержание железа составляет 55…60 % при малом содержании вредных примесей. Хорошо восстанавливается в доменных печах. Основные месторождения – Кривой Рог, КМА.
Бурый железняк (лимонит) содержит гидраты оксидов железа 2Fe2O3 ∙ 3H2O и Fe2O3 ∙ H2O. Содержание железа – 25…50 %. Гидратная влага, легко удаляемая при плавке, делает руду пористой и легко поддающейся восстановлению. Бурые железняки содержат значительное количество серы, фосфора и других вредных примесей. Основное месторождение – Керчь.
Шпатовый железняк (сидерит) содержит железо в виде углекислой соли FeCO3. Содержание железа – 30…37 %. Перед плавкой эти руды обжигают, удаляющийся при этом углекислый газ делает руду пористой и легко поддающейся восстановлению. Основное месторождение – Байкальское.
Комплексные железные руды наряду с железом содержат другие полезные металлы, которые при доменной плавке переходят в чугун и улучшают его свойства.
Железные руды обычно содержат мало марганца, который необходим для получения чугуна. Поэтому в шихту (специально подготовленную смесь, содержащую руду, топливо и флюсы) для доменных печей добавляют марганцевые руды. Марганцевые руды применяются для выплавки сплава железа с марганцем – ферромарганца (10…82% ), а также передельных чугунов, содержащих до 1% марганца. Mарганец в рудах содержится в виде окислов и карбонатов: MnO2, Mn2O3, Mn3O4,MnCO3 и др.
Хромовые руды применяются для производства феррохрома, металлического хрома и огнеупорных материалов – хромомагнезитов.
Топливом для доменной плавки служит кокс, который играет двоякую роль: служит топливом и обеспечивает нагрев печного пространства до необходимой температуры; обеспечивает восстановление окислов железа. Возможна частичная замена кокса газом или мазутом.
Флюсом является известняк CaCO3 или доломитизированный известняк, содержащий CaCO3 и MgCO3, так как в шлак должны входить основные оксиды (CaC, MgO), которые необходимы для удаления серы из металла. В их состав входит минимальное количество вредных примесей.
Загружаемые в доменную печь шихтовые материалы – кокс, железосодержащие компоненты и флюс – в результате протекания доменного процесса превращаются в чугун, шлак и доменный газ.
Перед плавкой шихта подвергается специальной подготовке. Первой стадией её является дробление до кусков размером 35—100 мм в специальных дробилках. После дробления шихту просеивают через грохоты (сита), после просеивания крупные куски возвращаются на повторное дробление.
Кокс поступает в горн нагретым до 1400 – 1500° С.
Сущность доменного процесса заключается в восстановлении железа из его окислов, имеющихся в руде; отшлаковании пустой породы и науглероживании восстановленного железа до чугуна.
колошник;
шахта;
распар;
заплечики;
горн.
