Comment faire du fer à porc？

Le processus de fabrication du fer à fonte: du minerai de fer à la fusion du haut fourneau

Le fer à porc est la matière première fondamentale de l'industrie sidérurgique, produite par la fusion de minerai de fer dans un haut fourneau. Il contient une teneur élevée en carbone et est le point de départ de nombreux produits en fer et en acier. Le processus de fabrication du fer à fonte implique des réactions chimiques et physiques complexes. Vous trouverez ci-dessous les étapes clés et les principes de la production de fer de porc.

1. Préparation des matières premières

La production de fonte nécessite plusieurs matières premières clés:

• Minerai de fer: Principalement composé d'oxydes de fer (comme l'hématite fe₂o₃ et la magnétite fe₃o₄).

• Coke: Agit à la fois comme un carburant et un agent réducteur, fournissant de la chaleur et éliminant l'oxygène du minerai de fer.

• Calcaire: Sert de flux, aidant à éliminer les impuretés (comme la silice) du minerai de fer et à former des scories.

• Air: Chauffé dans un poêle à souffle chaud et soufflé dans le haut fourneau pour soutenir la combustion de coke.

Ces matières premières subissent un prétraitement, comme le concassage, le dépistage et le frittage, pour s'assurer qu'ils conviennent aux opérations du haut fourneau.

2. Fonderie du haut fourneau

Le haut fourneau est l'équipement de base de la production de fer à porc. Il s'agit d'une grande fournaise verticale avec des températures internes atteignant plus de 2000 ° C. Le processus de fusion comprend les étapes suivantes:

(1) Chargement

Le minerai de fer, le coke et le calcaire sont chargés dans le haut du haut fourneau dans des proportions spécifiques, formant des structures en couches. Le coke brûle au fond, générant des températures élevées et réduisant les gaz.

(2) Réactions de réduction

À l'intérieur du haut fourneau, les oxydes de fer dans le minerai sont réduits par du coke et du monoxyde de carbone (CO). Les principales réactions sont:

• Combustion de coke pour produire du monoxyde de carbone:
  
  

• Monoxyde de carbone réduisant le minerai de fer:
  

(3) Merfes et séparation

Le fer réduit fond à des températures élevées, formant du fer à porc liquide. Pendant ce temps, le calcaire réagit avec les impuretés (comme la silice) dans le minerai de fer pour former des scories. Les scories, étant moins denses, flotte sur le dessus du fer à porc liquide, permettant une séparation facile.

(4) Appuyez sur du fer et des scories

Le haut fourneau a des trous de robinet en bas pour libérer du fer et des scories liquides. Le fer à fonte est envoyé dans des aciéries ou des fonderies, tandis que les laises peuvent être utilisées dans les matériaux de construction.

3. Composition et propriétés du fer à porc

Le fer à porc se compose principalement de fer (environ 92% -95%) avec une teneur élevée en carbone (3,5% à 4,5%) et de petites quantités de silicium, de manganèse, de phosphore et de soufre. Ces éléments donnent au fer à porc les caractéristiques suivantes:

• Fureur élevée mais fragilité significative.

• Point de fusion relativement bas (environ 1150 ° C-1200 ° C), ce qui le rend adapté à la coulée.

• Pas directement utilisable pour les matériaux structurels; nécessite un raffinage ou un traitement supplémentaire.

4. Applications du fer à porc

Le fer à porc est principalement utilisé dans les domaines suivants:

• Matière première pour la maîtrise de l'acier: Le fer à porc est une matière première principale pour la production d'acier. Grâce à des processus comme le four à oxygène de base ou le four à arc électrique, sa teneur en carbone est réduite et sa composition est ajustée pour produire divers types d'acier.

• Fonderie: Le fer à porc est directement utilisé pour les produits en fonte, tels que les blocs de moteur, les tuyaux et les bases de machines.

• Production en alliage: Le fer à porc sert de matériau de base pour les alliages à base de fer, utilisés dans les matériaux de spécialité résistants à l'usure et résistants à la corrosion.

5. Protection de l'environnement et développement durable

La fusion traditionnelle du haut fourneau consomme une énergie importante et émet un dioxyde de carbone, un impact sur l'environnement. Ces dernières années, l'industrie sidérurgique a exploré des technologies de fusion plus respectueuses de l'environnement, telles que:

• Iron réduit direct (DRI): Utilisation du gaz naturel ou de l'hydrogène au lieu du coke pour réduire les émissions de carbone.

• Fours à arc électrique (EAF): Utiliser la ferraille en acier comme matière première pour réduire la dépendance au fer de porc.

• Capture et stockage du carbone (CCS): Réduire les émissions de carbone des opérations du haut fourneau.

Conclusion

La production de fonte est le fondement de l'industrie sidérurgique, et le processus de fusion du haut fourneuse démontre la capacité de l'humanité à utiliser et à transformer les ressources naturelles. Avec les progrès technologiques, la production de fer à porc évolue vers une plus grande efficacité et une durabilité environnementale, fournissant un soutien critique au développement durable de l'industrie moderne.

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