Wikipedie

Vysoká pec

metalurgická pec sloužící k získávání kovů
Tento článek je o zařízení na výrobu surového železa. O místopisných pojmech pojednává článek Vysoká Pec.

Vysoká pec je metalurgické zařízení, sloužící k výrobě surového železa redukcí z železných rud.

Historie

vení (viz Binární diagram železo-uhlík), takže při dosažení teploty nad 1150 °C dojde k roztavení železa a vzniká tak surové železo. Až když byla vyvinuta technologie zkujňování surového železa dejlováním později pudlováním atd., bylo možno využít k výrobě železa vysoké pece.

V prvních vysokých pecích bylo – stejně jako v dýmačkách – používáno dřevěné uhlí, později se přešlo na koksové pece odpovídající následujícímu popisu.

Popis zařízení

 
Vysoká pec

Vd

  • Zavážka vysoké pece, t.j. doprava železné rudy, koksu a struskotvorných přísad se provádí buďto šikmým výtahem (skipem) nebo pomocí velkých zavážecích nádob (košů) a tzv. kolmých výtahů.
 
Šikmý zavážecí výtah
  • Ohřívače větru (Cowper) jsou poměrně vysoké ocelové válcovité stavby uvnitř vyzděné ohnivzdornou kanálkovou vyzdívkou a vybavené po celé výšce sahající spalnou komorou. Na horním konci jsou uzavřeny kopulí. Teplota pod kopulí dosahuje až 1 600 °C. Ke každé vysoké peci patří 3 až 5 ohřívačů větru. Pracují střídavě, přerušovaně t.j. jeden předává teplo větru, další je předehříván atd. Vytápěny jsou vysokopecním plynem zpravidla s přídavkem zemního plynu nebo topného oleje. V případě vytápění pouze vysokopecním plynem se v současné době zvyšuje účinnost vytápění předehřevem spalovacího plynu a vzduchu prostřednictvím výměníků tepla, jež využívají teplotu spalin (cca 300 °C) odcházejících z vytápěných ohřívačů větrů. Vysokopecní (kychtový) plyn obsahuje přibližně 20 % jedovatého oxidu uhelnatého (CO) a je poměrně málo výhřevný (cca 15 000–18 500 kJ/m3). Mezi vysokou pecí a ohřívači vzduchu je vysokopecní plyn čištěn a zbavován prachu. Hlavní podíl prachu je zachycován v lapači prachu (prašníku) a v cyklonech, kde dochází k hrubému čištění. K polojemnému čištění obvykle dochází ve skrubru, což je velká válcová nádoba, do níž je spodem přiváděn plyn proti jemně rozprášené vodě padající shora. Voda strhává částice prachu do spodní části skrubru, odkud se odvádí v podobě kalu. Poté následuje jemné čištění v pračkách (Venturiho pračky) nebo filtrech.

Předehřátý vzduch (700 až 1 100 °C) je pomocí mohutných dmychadel dopravován vyzděným potrubím do výfučen vysoké pece. Vedle dodávky potřebného kyslíku pro spalování koksu slouží vítr ve vysoké peci také k udržování konsistence vsázky (víření) a zabraňuje vzniku spečenin na dně pece.ddd

Vysokopecní zařízení bývají minimálně deset let v nepřetržitém provozu. Po uplynutí této provozní fáze je prováděna generální oprava celého zařízení.

Procesy ve vysoké peci

Do vysoké pece se zaváží železná ruda, koks a struskotvorné přísady. Ty slouží jednak k snížení tavicí teploty hlušin a jednak k ochraně železa během vysokopecního procesu před zpětnou oxidací. Jsou to vápenec, dolomit a zřídka také křemičitý štěrk. Použitý typ přísady závisí především na kvalitě rudy a jejím indexu bazicity.

V horní části pece pod sazebnou se předehřívá vsázka a vypařuje se z ní vlhkost. Se stoupající teplotou v nižší části šachty pece dochází ke kontaktu železné rudy s procházejícími spalinami, které obsahují CO. Zde, v teplotním rozmezí mezi 400 a 1 000 °C, probíhá tzv. nepřímá redukce oxidů železa obsažených v rudě (tj. redukce oxidem uhelnatým ze spalin).

Fe2O3 + 3 CO → 3 CO2 + 2 Fe

V nižších pásmech pece dále stoupá teplota a dochází zde při teplotách mezi 1 000 a 2 000 °C jak k přímé redukci ještě neredukovaných oxidů železa z již těstovitého až tekutého kovu uhlíkem, tak i k nauhličování taveniny. V surovém železe se obsah uhlíku pohybuje v rozmezí 3,5 až 4,5 % (sloučeniny železa s uhlíkem se dělí podle množství uhlíku a teploty, při které vznikají: např. austenit, cementit, perlit, ledeburit, ferit), viz diagram Fe-C

 
Celkový pohled na vysokou pec č. 6 v Třineckých železárnách.

Přímá redukce:

Fe3O4 + 4 C → 3 Fe + 4 CO
gfhbhnfn

e:

3 Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → 3 FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2

Roztavené železo a strusngxnxnyje ihned přímo dopravováno do oceláren a dále zpracováno na ocel.

Vysoké pece v Českých zemích

V minulosti se v Českých zemích nacházelo poměrně velké množství vysokých pecí, zprvu dřevouhelných a zpracovávajících místní rudu; po zavedení minerálního uhlí jejich rozměry časem narůstaly, přecházely na rudu dováženou z větších vzdálenyygvfxnem Hlubina je celý areál jednou z historických dominant Ostravy. Celý tento areál byl prohlášen za národní kulturní památku ČR.

Literatura

  • OTÁHALOVÁ, Helena. Výroba železných kovů I (pro 2. a 3. ročník středních odborných učilišť). Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1985. 364 s. 
  • MAKARIUS, Miroslav. Výroba surového železa. Díl I. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1957. 256 s. 

Externí odkazyygnyf

Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Vysoká_pec&oldid=18037473“