recent
أخبار ساخنة

انتاج الحديد | العمليات الحاصلة في الفرن العالي ( تشغيل الفرن)

انتاج الحديد | العمليات الحاصلة في الفرن العالي ( تشغيل الفرن)

انتاج الحديد | العمليات الحاصلة في الفرن العالي ( تشغيل الفرن)


تحدثنا في مقال سابق عن أجزاء و مواصفات الفرن العالي المستخدم في انتاج الحديد ونوعية الوقود المستخدم في العملية , والآن سنتحدث عن العمليات الحاصلة داخل الفرن العالي وطريقة عمله .


العمليات الحاصلة في الفرن العالي

العمليات الحاصلة في الفرن العالي

  • يشحن الفرن العالي من الأعلى بالكوك وملبد الخامة والمواد المساعدة على الأنصهار، بينما يقدم إليه من الأسفل الهواء الساخن أو الغاز الطبيعي . 
  • فلدى ارتفاع الغازات نحو الأعلى تقدم حرارتها الى الشحنة الهابطة من الأعلى وترجعها ( اختزال) محررةً الحديد وغيره من المعادن . 
  • وهكذا يعمل الفرن العالي على مبدأ التيار المتعاكس إذ تتحرك الشحنة نحو الأسفل والغازات نحو الأعلى . 
  • تفرغ مواد الشحنة في قمع الاستقبال ثم تهبط الى الفراغ بين المخروطين الصغير والكبير وذلك بعد هبوط المخروط الصغير ثم الى الفرن بعد هبوط المخروط الكبير. 
  • ولتأمين توزع متساوٍ في الفراغ بين المخروطين يدور المخروط الصغير وقمعه حول محورهما بزاوية معينة ,  وبوجود هذين المخروطين تغلق قمة الفرن بإحكام .
  • يقدم تيار النفخ بعد تسخينه مسبقاً حتى 1000-1300 درجة مئوية في مدافئ التسخين عبر أنابيب النفخ الموجودة في أسفل الفرن . 
  • وباحتراق الوقود تصعد الغازات نحو الأعلى فتسخن الشحنة الهابطة وترجعها ( اختزال) 
  • ويسيل الحديد والخبث الناتجان نحو الأسفل حتى البوتقة . 
  • ثم يسحب الحديد والخبث من الفرن عبر فتحات خاصة بهما . 
  • وتخرج الغازات الفارة من الفرن عبر أنبوب هابط ، وعند أسفل الفرن تدخل الى المصافي ( مجمعات الغبار) حيث تترك الغبار الذي تحمله , وتحوي هذه الغازات على 30% CO و 6-7% H2 ولذا يستخدم غاز الفرن العالي كوقود .
  • وبهبوط الشحنة نحو البوتقة تعاني عدداً من التحولات المتعاقبة بسبب الفعل المتبادل بين التيار الغازي الناتج عن احتراق الكوك في الهواء بالموقد و الشحنة المقدمة للفرن وحركتهما المستمرة في جهة التلاقي . 
  • وتختلف العمليات التي تحدث في الفرن العالي باختلاف سوية الفرن التي تتم فيها ، إذا أن درجة حرارة الغازات وضغطها وتكوينها تختلف من سوية الى اخرى . 
  • فأقرب المواقع الى الموقد ( البوتقة) تكون أعلى درجة حرارة وضغطاً للغازات وأكثرها غنى بغاز CO . ففحم الكوك القادم من الموقد ( البوتقة) والمسخن حتى1400 درجة مئوية يحترق باكسجين تيار النفخ معطياً مزيجاً من CO و CO2 و الآزوت ، ويتحول CO2 في منطقة الاحتراق إلى CO
  • ولذلك فإن الغاز في منطقة الاحتراق يتألف بشكل رئيسي من CO و N2  وكمية غير كبيرة من H2 الناتج عن تفكك بخار الماء أو الغاز الطبيعي . 
  • وترتفع درجة حرارة هذه الغازات حتى 1800-2000 درجة مئوية ، وبصعودها نحو الأعلى تقدم حرارتها لشحنة الهابطة تدريجياً فتبرد الغازات حتى 200-450 درجة مئوية .
  • أما CO فيتحول جزئياً إلى CO2   باختزاله لأكاسيد المعادن. ويقوم كل من الكربون و الهيدروجين بدورهما في عملية الاختزال أيضاً .
  • عندما تسخن الشحنة تفقد الرطوبة وتنفصل المواد الطيارة من فحم الكوك وتتفكك كربونات المعادن وترجع ( اختزال) أكاسيد الحديد والمعادن الاخرى عند درجة حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية متحولة الى المعدن . ويتكربن الحديد المتحرر حديثاً ( امتصاص الحديد للكربون) بشكل ملحوظ في الحالة الصلبة مما يؤدي الى انخفاض نقطة إنصهاره . 
  • وعند درجة الحرارة من1000 الى1100 درجة مئوية تنتهي عملية إرجاع ( إختزال) أكاسيد الحديد تقريباً وتبدأ عملية إرجاع الأكاسيد صعبة الإرجاع مثل P2O5 و MnO و SiO2 وينصهر الحديد الذي يحوي على 4% من الكربون وكميات قليلة من Si و Mn و P عند درجة الحرارة 1130-1150 درجة مئوية ويسيل على شكل قطرات من الحديد الخام متجهاً الى البوتقة . 
  • وفي النصف الأسفل من المخروط العلوي يبدأ تشكل الخبث السائل من شوائب الخامة و المواد المساعدة على الأنصهار مثل MgO و CaO و  SiO2 و Al2O3 ويؤدي كل من FeO و MnO غيرالمرجعين الى خفض نقطة إنصهار الخبث ، وبهبوط الخبث نحو الأسفل ينضم إليه رماد الكوك وما بقي من المواد المساعدة على الأنصهار بسبب تزايد درجة الحرارة والفعل المتبادل بين النواتج السائلة والكوك المتوهج في المخروط السفلي والموقد. وفي هذه المنطقة ينتقل الكبريت الذي امتصه المعدن الى الخبث . 
  • وعملياً يتحرر الفوسفور كلياً وينتقل الى الحديد الخام ، أما درجة إرجاع أكاسيد السيليسيوم والمنغنيز وعملية إنفصال الكبريت من الحديد فتتعلق الى حد ما بدرجة الحرارة وتكوين الخبث . 
  • وفي البوتقة يتجمع الخبث مشكلاً طوراً منفصلاً فوق طبقة الحديد الخام بسبب التفاوت في كثافتيهما .


google-playkhamsatmostaqltradent