आयरन गलाने की प्रक्रिया क्या है?

आयरनमेकिंग विधियों में मुख्य रूप से ब्लास्ट फर्नेस विधि, प्रत्यक्ष कमी विधि, गलाने की कमी विधि आदि शामिल हैं। सिद्धांत यह है कि कम पिग आयरन एक विशिष्ट वातावरण में अयस्क की भौतिक रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है (पदार्थों को कम करना, एच 2, सी; उपयुक्त तापमान, आदि)। ।) ढलाई के लिए उपयोग किए जाने वाले पिग आयरन के एक छोटे से हिस्से के अलावा, विशाल बहुमत का उपयोग स्टील बनाने वाले कच्चे माल के रूप में किया जाता है।

ब्लास्ट फर्नेस आयरनमेकिंग आधुनिक आयरनमेकिंग की मुख्य विधि है और आयरन और स्टील उत्पादन में एक महत्वपूर्ण कड़ी है। अच्छे तकनीकी और आर्थिक संकेतकों, सरल प्रक्रिया, बड़ी उत्पादन क्षमता, उच्च श्रम उत्पादकता और कम ऊर्जा खपत के कारण, ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया द्वारा उत्पादित लोहा दुनिया के कुल लौह उत्पादन का 95% से अधिक है।

ब्लास्ट फर्नेस आयरनमेकिंग का योजनाबद्ध आरेख

ब्लास्ट फर्नेस एक बेलनाकार भट्टी के समान है, इसके बाहर स्टील प्लेट से ढका हुआ है, और इसकी भीतरी दीवार फायरब्रिक से ढकी हुई है। पूरी भट्टी एक गहरी कंक्रीट नींव पर बनी है।

ब्लास्ट फर्नेस के उत्पादन के दौरान, लौह अयस्क, कोक और स्लैग मेकिंग फ्लक्स (चूना पत्थर) को भट्टी के ऊपर से लोड किया जाता है, और पहले से गरम हवा को भट्टी की परिधि के साथ भट्टी के निचले हिस्से में स्थित तुयर में उड़ाया जाता है। उच्च तापमान पर, कोक में कार्बन के दहन से उत्पन्न कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन और हवा में उड़ाए गए ऑक्सीजन भट्ठी में उठने की प्रक्रिया में लौह अयस्क से ऑक्सीजन निकालते हैं, ताकि लोहा प्राप्त किया जा सके। पिघले हुए लोहे को टैपहोल से छुट्टी दे दी जाती है।

लौह अयस्क में गैर-अपचायक अशुद्धियाँ चूना पत्थर और अन्य फ्लक्स के साथ मिलकर स्लैग बनाती हैं, जिसे स्लैग पोर्ट से डिस्चार्ज किया जाता है। उत्पादित गैस को भट्ठी के ऊपर से निर्यात किया जाता है और धूल हटाने के बाद गर्म ब्लास्ट फर्नेस, हीटिंग फर्नेस, कोक ओवन और बॉयलर के ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है।

कच्चा माल: लौह अयस्क, विलायक, ईंधन

 लौह अयस्क

रासायनिक संरचना, भौतिक स्थिति और प्राकृतिक रूप से खनन किए गए अयस्क के अन्य पहलुओं के संदर्भ में ब्लास्ट फर्नेस गलाने की आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। इसे उच्च ग्रेड, समान संरचना और कण आकार के साथ ब्लास्ट फर्नेस की आपूर्ति करने के लिए क्रशिंग, स्क्रीनिंग, बेनीफिकेशन, ब्रिकेटिंग और मिक्सिंग द्वारा तैयार और उपचारित किया जाना चाहिए।

धातुकर्म उद्योग में आमतौर पर चार प्रकार के लौह अयस्क का उपयोग किया जाता है।

विलायक

अयस्क में गैंग और ईंधन में राख में उच्च गलनांक वाले कुछ यौगिक होते हैं (उदाहरण के लिए, SiO2 का गलनांक 1625 ℃ है और Al2O3 का गलनांक 2050 ℃ है)। ब्लास्ट फर्नेस के गलाने के तापमान पर उन्हें तरल में नहीं पिघलाया जा सकता है, इसलिए उन्हें पिघले हुए लोहे से अच्छी तरह से अलग नहीं किया जा सकता है। इसी समय, भट्ठी का संचालन मुश्किल है।

फ्लक्स जोड़ने का उद्देश्य इन उच्च गलनांक यौगिकों के साथ कम गलनांक स्लैग बनाना है, ताकि ब्लास्ट फर्नेस के गलाने के तापमान पर पूरी तरह से तरल हो जाए और काफी तरलता बनाए रखे, ताकि धातु से अच्छे पृथक्करण के उद्देश्य को प्राप्त किया जा सके और सुनिश्चित किया जा सके। पिग आयरन की गुणवत्ता।

फ्लक्स के गुणों के अनुसार, इसे बेसिक फ्लक्स और एसिड फ्लक्स में विभाजित किया जा सकता है। किस फ्लक्स का उपयोग करना है यह अयस्क में गैंग और ईंधन में राख के गुणों पर निर्भर करता है। चूंकि प्राकृतिक अयस्कों में अधिकांश गैंग अम्लीय होते हैं और कोक की राख सामग्री अम्लीय होती है, इसलिए आमतौर पर चूना पत्थर जैसे क्षारीय प्रवाह का उपयोग किया जाता है। एसिड फ्लक्स का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

ईंधन

ब्लास्ट फर्नेस को गलाने के लिए आवश्यक ऊष्मा मुख्य रूप से ईंधन के दहन पर निर्भर करती है। इसी समय, ईंधन भी दहन प्रक्रिया में एजेंट को कम करने की भूमिका निभाता है, इसलिए ईंधन ब्लास्ट फर्नेस गलाने के लिए मुख्य कच्चे माल में से एक है। आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला ईंधन मुख्य रूप से कोक, एन्थ्रेसाइट और सेमी कोक है।

भौतिक और रासायनिक प्रक्रिया: उच्च तापमान पर कमी प्रतिक्रिया + स्लैगिंग प्रतिक्रिया

ब्लास्ट फर्नेस गलाने का उद्देश्य लौह अयस्क से लोहे को कम करना और अशुद्धियों को दूर करना है। पूरी गलाने की प्रक्रिया में, सबसे महत्वपूर्ण लोहे की कमी और स्लैगिंग प्रतिक्रिया है।

इसके अलावा, यह अन्य जटिल भौतिक और रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के साथ है, जैसे कि पानी का वाष्पीकरण और वाष्पशील पदार्थ, कार्बोनेट का अपघटन, कार्बोनाइजेशन और लोहे का पिघलना, अन्य तत्वों की कमी आदि, जिसे केवल महसूस किया जा सकता है एक निश्चित तापमान। इसलिए, गलाने की प्रक्रिया को भी एक आवश्यक शर्त के रूप में ईंधन के दहन की आवश्यकता होती है।

ईंधन का दहन

C＋O2 → CO2

बोझ का अपघटन

पानी का वाष्पीकरण और क्रिस्टल पानी का अपघटन; वाष्पशील का उन्मूलन; कार्बोनेट का अपघटन।

ब्लास्ट फर्नेस में कमी प्रतिक्रिया

लोहे की कमी

ब्लास्ट फर्नेस में, लोहे को सीधे उच्च वैलेंस ऑक्साइड से कम नहीं किया जाता है, लेकिन उच्च वैलेंस ऑक्साइड से कम वैलेंस ऑक्साइड में कमी की प्रक्रिया के माध्यम से, और फिर कम वैलेंस ऑक्साइड से आयरन में: Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe

लोहे की कमी मुख्य रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड गैस और ठोस कार्बन को कम करने वाले एजेंट के रूप में निर्भर करती है। कार्बन मोनोऑक्साइड की कमी को आमतौर पर अप्रत्यक्ष कमी कहा जाता है, और ठोस कार्बन की कमी को प्रत्यक्ष कमी कहा जाता है।

अप्रत्यक्ष कमी की कुल प्रतिक्रिया है 3fe2o3 + 9co → 6fe + 9co2

प्रत्यक्ष कमी की कुल प्रतिक्रिया है 3fe2o3 + C → 2fe3o4 + Co

लोहे का कार्बोनाइजेशन

अयस्क से निकाला गया लोहा ठोस स्पंजी होता है, और इसकी कार्बन सामग्री बहुत कम होती है, आमतौर पर 1% से कम। क्योंकि सह कम तापमान पर विघटित होता है, और विघटित सी में एक मजबूत गतिविधि होती है, जब यह लोहे के संपर्क में आता है, तो लौह कार्बन मिश्र धातु बनाना आसान होता है।

इसलिए, ठोस स्पंज आयरन कम तापमान (400 ℃ ～ 600 ℃) पर कार्बराइज़ करना शुरू कर देता है। रासायनिक प्रतिक्रिया इस प्रकार है: 2CO + 3Fe → Fe3C + CO2 या 3Fe (तरल) + C (ठोस) → Fe3C

स्लैगिंग प्रक्रिया

स्लैगिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें अयस्क में गैंग और ईंधन में राख को फ्लक्स के साथ जोड़ा जाता है और ब्लास्ट फर्नेस से हटा दिया जाता है। ब्लास्ट फर्नेस में दो प्रकार के स्लैग निर्माण होते हैं

साधारण एसिड अयस्क के साथ गलाने पर, फ्लक्स को चूना पत्थर के रूप में ब्लास्ट फर्नेस में लोड किया जाता है, और फ्लक्स में काओ अयस्क में एसिड ऑक्साइड के निकट संपर्क में नहीं हो सकता है। इसलिए, शुरू में बनने वाला स्लैग मुख्य रूप से fe2sio4 है जो SiO2, Al2O3 और कम FeO का एक हिस्सा है। धातुमल में FeO के अस्तित्व के कारण, धातुमल का गलनांक कम हो जाता है, और धातुमल में अच्छी तरलता होती है। नीचे गिरने की प्रक्रिया में (जो तापमान बढ़ने की प्रक्रिया भी है), स्लैग में निहित FeO धीरे-धीरे कम और खो जाता है, जबकि काओ की सामग्री बढ़ जाती है, और अंत में अंतिम स्लैग चूल्हा में बह जाता है।

सेल्फ फ्लक्सिंग अयस्क के साथ गलाने पर, क्योंकि अयस्क में अधिक काओ होता है, और यह अम्लीय SiO2 के साथ अच्छे संपर्क में हो सकता है, काओ तुरंत गलाने की शुरुआत में स्लैगिंग प्रतिक्रिया में भाग लेता है, खासकर जब सेल्फ फ्लक्सिंग सिंटर के साथ गलाने पर, काओ स्लैग के साथ बनता है SiO2, Al2O3, आदि जितनी जल्दी सिंटरिंग प्रक्रिया में होते हैं, इसलिए इस तरह के अयस्क के प्राथमिक स्लैग में CaO सामग्री अधिक होती है। स्लैग की कमी की प्रक्रिया में स्लैग की संरचना भी बहुत कम होती है।

ब्लास्ट फर्नेस उत्पाद

ब्लास्ट फर्नेस गलाने के मुख्य उत्पाद पिग आयरन और फेरोलॉयल हैं, और उप-उत्पाद स्लैग, गैस और फर्नेस डस्ट हैं।

कच्चा लोहा

पिग आयरन एक आयरन कार्बन मिश्र धातु है जिसमें 2% से अधिक कार्बन होता है, जिसमें Si, Mn, s, P और अन्य अशुद्धियाँ भी होती हैं।

पिग आयरन को इसके उपयोग और संरचना के अनुसार दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। एक स्टील बनाने वाला पिग आयरन है: पिग आयरन में कार्बन यौगिक के रूप में मौजूद होता है, और इसका क्रॉस सेक्शन सिल्वर व्हाइट होता है, जिसे व्हाइट आयरन भी कहा जाता है; दूसरा कच्चा लोहा कास्टिंग कर रहा है: इसका उपयोग सीधे मशीन के पुर्जे बनाने के लिए किया जाता है।

लौह मिश्र धातु

लोहा और किसी भी प्रकार की धातु या अधातु मिश्र धातु को लौह मिश्र धातु कहा जाता है (कुछ को मिश्र धातु पिग आयरन भी कहा जाता है)। फेरोएलॉयज कई प्रकार के होते हैं, जैसे फेरोसिलिकॉन, फेरोमैंगनीज, फेरोक्रोम, फेरोमोलिब्डेनम, फेरोटंगस्टन, आदि।

लावा, गैस और धूल

लावा, गैस और धूल ब्लास्ट फर्नेस के उप-उत्पाद हैं। पहले इन्हें कचरे के रूप में फेंक दिया जाता था, लेकिन अब इनका व्यापक रूप से निर्माण सामग्री में उपयोग किया जाता है।