Դոմնան երկաթի ձուլման վառարան է

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 13:56

Ժամանակակից մետալուրգիական արդյունաբերության մեջ երկաթի ձուլման համար օգտագործվում է պայթյունի վառարան։ Սա առանցքային տիպի վառարան է, որն այնքան էլ բարդ կառուցվածք չէ, որը, սակայն, տպավորիչ տեսք ունի։ Երկաթի արտադրությունը կատարելության հասցնելու համար մարդկությունը պետք է կուտակեր դարերի փորձ։

Մասամբ բացատրում է, թե ինչ է պայթուցիկ վառարանը, նրա անվան հին սլավոնական արմատը: «Դմիթ» նշանակում է փչել։

Պայթուցիկ վառարանների նախնիները - shukofen

Միջնադարում մարդիկ տարբեր մետաղների կարիք ունեին: Զենքն ու գործիքները պատրաստվում էին պողպատից՝ ճկուն ու կոշտ, իսկ սովորական երկաթը օգտագործվում էր կենցաղային սպասքի համար։ Ցանկալի մետաղը ձեռք բերելու համար պանրագործական վառարաններ են օգտագործվել շատ երկար՝ հազարամյակներ շարունակ, և դրանք լիովին բավարարում էին կարիքները, մինչև չսպառվեին ցածր հալեցման հանքաքարերի պաշարները։ Բարձր ջերմաստիճանը ձեռք է բերվել բարձրության բարձրացման միջոցով (այսպես մեծացել է մղումը), օդը մղվել է նաև ձեռքի փուչիկներով։ Սակայն ժամանակի ընթացքում եվրոպացիները ստիպված եղան անցնել ավելի ցածր որակի հումքի, ինչը խթան հանդիսացավ առաջընթացի համար։ Շտուկոֆենը դարձավ այն գյուտը, որից հետո հայտնվեց առաջին պայթուցիկ վառարանը: Փակ տիպի վառարան էր, որն աշխատում էր ըստորոշակի ցիկլ. Հարկավոր էր դրա մեջ բեռնել հանքաքար, ածուխ, այնուհետև տեղի ունեցավ փչումով ջեռուցում (ձեռքով բավարար ջանք չկար, ուստի օգտագործվեց ջրային անիվներից քշում), որից հետո անհրաժեշտ էր սպասել հովացման և արդյունահանել մետաղը, առանձնացնելով: այն մասշտաբներից և կրից կոչվող այլ ոչ պիտանի կողմնակի արտադրանքներից: Շտուկոֆենի հիմնական առավելությունը ջերմային էներգիայի լավագույն կոնցենտրացիան էր աշխատանքային ցիկլի ընթացքում փակ ծավալի պատճառով՝ մթնոլորտ արտահոսքի նվազման պատճառով։

Չուգունի քաղաքակրթություն

Տասներեքերորդ դարում միջնադարյան մետալուրգագետների հիմնական խնդիրը երկաթի ներթափանցելիությունն էր։ Երբ շտուկոֆենում չուգուն (այսինքն՝ երկաթ-ածխածնային համաձուլվածք՝ 1,7% և ավելի ածխածնի կոնցենտրացիայով) ստացվեց, նրանք զարմացան դրա ցածր հալման կետից, բայց չհիացան։ Ստացված մետաղը ավելի հեշտ էր ձեռք բերել, քան պողպատը, և նույնիսկ ավելին, երկաթը, բայց դրա մեխանիկական հատկությունները այն ժամանակվա սպառողների տեսանկյունից շատ բան էին թողնում. այն չափազանց փխրուն էր և ոչ բավականաչափ ամուր: Սակայն ընդամենը երկու դարում չուգունի նկատմամբ վերաբերմունքը փոխվել է։ Նախ, պարզվեց, որ այն վառարանից հանելը պարզ խնդիր էր, այն պարզապես կարելի էր հալած վիճակում: Երկրորդ, այս մետաղը, այնուամենայնիվ, գտել է իր կիրառությունը, և այն շատ բազմազան է։ Եվ երրորդը, դա հումք էր ավելորդ ածխածնից հետագա մաքրման համար, և պարզվեց, որ դրանից պողպատ ստանալը շատ ավելի հեշտ է, քան հանքաքարից։ Այսպիսով, դարավոր փորձարկումներից հետո հայտնաբերվեց ամենաարդյունավետ մետալուրգիական տեխնոլոգիան, և հայտնագործվեց պայթուցիկ վառարանը: Վեստֆալյան Զիգերլենդ քաղաքում վառարան (15-ի երկրորդ կեսդար) կարող էր շարունակական ցիկլով աշխատել մի քանի տարի՝ օրական արտադրելով ավելի քան մեկուկես տոննա խոզի երկաթ: Այն ժամանակ շատ էր:

Պայթյունային վառարանի կառուցում

Միայն այս հսկա վառարանին մոտ լինելով կարող ես հասկանալ, թե որքան մեծ է ժամանակակից փչակ վառարանը։ Լուսանկարները պատկերացում են տալիս նրա կիկլոպյան չափի մասին միայն այն դեպքում, երբ ցույց են տալիս մի մարդու, ով մրջյունի պես փոքր է թվում: Սակայն, չնայած տպավորիչ տեսքին, գործողության սկզբունքը մնաց նույնը՝ միջնադարյան։ Դիզայնը ներառում է հինգ հիմնական հանգույց: Վերինը՝ վերին մասը, նախատեսված է հումքը բեռնելու և վառարանի ներսում դրանք հավասարաչափ բաշխելու համար։ Ներքևում պատկերված է կոնաձև ձևի մի մասը, որում տեղի է ունենում ջեռուցումը և կրճատման գործընթացը (այդ մասին ավելի ուշ): Վերևից երրորդ միավորը կոչվում է գոլորշի, որտեղ երկաթը հալեցնում են: Այնուհետև մեկ այլ կոնաձև մաս, այս անգամ դեպի ներքև, ուսերն են, որոնցում ածխածնի օքսիդը (նվազեցնող գազ) արտազատվում է կոքսից: Իսկ ամենաներքևում դարբնոցն է, որտեղից արդյունահանվում են պատրաստի արտադրանքը և արտադրական թափոնները։

Գործընթացների քիմիա

Քիմիական պրոցեսները օքսիդատիվ և վերականգնողական են: Առաջինը նշանակում է կապ թթվածնի հետ, երկրորդը, ընդհակառակը, դրա մերժումը։ Հանքաքարը օքսիդ է, և երկաթ ստանալու համար անհրաժեշտ է որոշակի ռեագենտ, որը կարող է «ընտրել» լրացուցիչ ատոմներ։ Այս գործընթացում ամենակարևոր դերը խաղում է կոքսը, որը այրման ժամանակ արտազատում է մեծ քանակությամբ ջերմություն և ածխաթթու գազ, որը բարձր ջերմաստիճանում քայքայվում է մոնօքսիդի, քիմիապես։ակտիվ և անկայուն նյութ. CO-ն կրկին հակված է դառնալու երկօքսիդ, և հանդիպելով հանքաքարի մոլեկուլների հետ (Fe₂O_{3), «խլում» է ամբողջ թթվածինը դրանցից՝ թողնելով. միայն երկաթ. Հումքի մեջ, իհարկե, կան այլ նյութեր՝ անհարկի, որոնք առաջացնում են թափոն, որը կոչվում է խարամ։ Ահա թե ինչպես է աշխատում պայթուցիկ վառարանը. Սա, քիմիայի տեսանկյունից, բավականին պարզ վերականգնողական ռեակցիա է, որն ուղեկցվում է ջերմության սպառմամբ։}

Ինչպիսի՞ն է ժամանակակից փչակ վառարանը:

Պայթյունային վառարանի ծառայության ժամկետը համեմատաբար կարճ է նման մեծության օբյեկտի համար՝ մոտ մեկ տասնամյակ: Այս ընթացքում կառույցը ենթարկվում է մեծ բեռների, որոնք սրվում են ջերմային ջեռուցմամբ, այնուհետև անհրաժեշտ է հիմնանորոգում կամ քանդում: Երկաթի արտադրությունը չի կարելի անվնաս անվանել, այն կապված է ֆոսֆորի, ծծմբի և այլ ոչ շատ օգտակար նյութերի մթնոլորտ արտանետումների հետ։ Այս հանգամանքները միասին վերցրած խրախուսում են շատ երկրների կրճատել մետալուրգիական արտադրությունը կամ արդիականացնել այն (հատկապես եթե արդյունաբերությունը հիմնարար է և բյուջետային): Ժամանակակից պայթուցիկ վառարանը սկզբունքորեն բավականին պարզ համակարգ է, որը, սակայն, պահանջում է կառավարման բարդ սխեման՝ բազմաթիվ կառավարման օղակներով, որոնք ապահովում են հումքի և էներգիայի ռեսուրսների ամենաարդյունավետ սպառումը::