Η Domna είναι ένας φούρνος για τη χύτευση χυτοσιδήρου

Η υψικαμίνου χρησιμοποιείται για την τήξη χυτοσιδήρου στη σύγχρονη μεταλλουργική βιομηχανία. Αυτός ο κλίβανος είναι ένας τύπος ορυχείου , ο οποίος δεν είναι μια πολύ περίπλοκη δομή, η οποία όμως φαίνεται εντυπωσιακή. Για να φέρει την παραγωγή χυτοσιδήρου στην τελειότητα, η ανθρωπότητα έπρεπε να συσσωρεύσει αιώνες εμπειρίες.

Μερικές εξηγεί τι μια υψικαμίνου, η παλαιά σλαβική ρίζα του ονόματός της. "Να κατηγορήσει" σημαίνει να φυσήξει.

Οι πρόγονοι των υψικαμίνων - tuukofen

Τον Μεσαίωνα, οι άνθρωποι χρειάζονταν διαφορετικά μέταλλα. Τα όπλα και τα εργαλεία ήταν κατασκευασμένα από χάλυβα, εύκαμπτα και συμπαγή, και ο συνηθισμένος σίδηρος χρησιμοποιήθηκε για είδη οικιακών σκευών. Οι φούρνοι ξυδιού έχουν χρησιμοποιηθεί για να παράγουν το σωστό μέταλλο για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, για χιλιετίες, και ικανοποίησαν πλήρως τις ανάγκες μέχρι να εξαντληθούν τα αποθέματα μεταλλευμάτων χαμηλής τήξης. Οι υψηλές θερμοκρασίες επιτεύχθηκαν με την αύξηση του ύψους (τόσο αυξημένη πρόσφυση), ο αέρας αναταράχθηκε και τα χειροποίητα γούνινα. Ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου, οι Ευρωπαίοι έπρεπε να στραφούν σε λιγότερο ποιοτικές πρώτες ύλες, οι οποίες χρησίμευαν ως κίνητρο για την πρόοδο. Το Stukofen έγινε η εφεύρεση, μετά την οποία εμφανίστηκε η πρώτη υψικαμίνου. Ήταν ένας κλειστός τύπου φούρνος που λειτουργούσε σε έναν συγκεκριμένο κύκλο. Χρειάστηκε να φορτώσει μεταλλεύματα, κάρβουνα, τότε υπήρχε θέρμανση με φυσήγηση (δεν υπήρχε αρκετή χειρωνακτική προσπάθεια, οπότε ο οδηγός χρησιμοποιήθηκε από τους τροχούς νερού), μετά από τον οποίο έπρεπε να περιμένουμε την ψύξη και να εξαγάγουμε το μέταλλο, χωρίζοντάς το από την κλίμακα και άλλα ακατάλληλα υποπροϊόντα που ονομάζουμε κριτζή. Το κύριο πλεονέκτημα των όπλων ήταν η καλύτερη συγκέντρωση θερμικής ενέργειας λόγω του κλειστού όγκου κατά τη διάρκεια του κύκλου εργασίας, λόγω της μείωσης της διαρροής του στην ατμόσφαιρα.

Πολιτισμός από χυτοσίδηρο

Το κύριο πρόβλημα των μεσαιωνικών μεταλλουργών τον δέκατο τρίτο αιώνα ήταν η ανθεκτικότητα του σιδήρου. Όταν το shtukofene πήρε χυτοσίδηρο (δηλ. Κράμα σιδήρου-άνθρακα με συγκέντρωση άνθρακα 1,7% και υψηλότερο), εκπλήσσεται από το χαμηλό σημείο τήξης του, αλλά δεν αποτελεί έκπληξη. Το μέταλλο που αποκτήθηκε ήταν πιο εύκολο από ό, τι ο χάλυβας και ειδικά ο σίδηρος, αλλά η μηχανική του ποιότητα από την πλευρά των καταναλωτών έμεινε πολύ επιθυμητή: πολύ εύθραυστη και όχι αρκετά ισχυρή. Ωστόσο, σε μόλις δύο αιώνες η στάση απέναντι στον χυτοσίδηρο άλλαξε. Πρώτον, ήταν απλό να το εξαγάγουμε από τον κλίβανο, απλά θα μπορούσαμε να στραγγίσουμε σε λιωμένη μορφή. Δεύτερον, αυτό το μέταλλο έχει βρει την εφαρμογή του και πολύ διαφορετικό. Και τρίτον, ήταν μια πρώτη ύλη για περαιτέρω καθαρισμό από την υπερβολική ποσότητα άνθρακα και ήταν πολύ πιο εύκολο να πάρει χάλυβα από αυτό από το μεταλλεύμα. Έτσι, μετά από αιώνες πειραμάτων, βρέθηκε η πιο παραγωγική μεταλλουργική τεχνολογία και επινοήθηκε μια υψικαμίνου. Ο φούρνος στην πόλη Siegerland της Βεστφαλίας (δεύτερο μισό του 15ου αιώνα) θα μπορούσε να λειτουργήσει με έναν αδιάλειπτο κύκλο για αρκετά χρόνια, παράγοντας πάνω από ενάμισι τόνους χυτοσίδηρο καθημερινά. Τότε ήταν πολύ.

Η δομή μιας υψικαμίνου

Αμέσως μετά την επίσκεψη σε αυτόν τον τεράστιο φούρνο, μπορείτε να καταλάβετε πόσο μεγάλη είναι η σύγχρονη υψικαμίνου. Οι φωτογραφίες δίνουν μια ιδέα για τις κυκλωπικές διαστάσεις της μόνο όταν απεικονίζουν έναν άνθρωπο ο οποίος φαίνεται μικρός, όπως ένα μυρμήγκι. Ωστόσο, παρά την εντυπωσιακή εμφάνιση, η αρχή της δράσης παρέμεινε η ίδια, μεσαιωνική. Ο σχεδιασμός περιλαμβάνει πέντε κύριους κόμβους. Το επάνω μέρος, η κορυφή, έχει σχεδιαστεί για να φορτώνει πρώτες ύλες και να το κατανέμει ομοιόμορφα μέσα στο φούρνο. Παρακάτω βρίσκεται τμήμα του κωνικού σχήματος, στο οποίο λαμβάνει χώρα η διαδικασία θέρμανσης και ανάκτησης (περίπου αργότερα). Η τρίτη είναι η κορυφαία μονάδα, που ονομάζεται ατμός, όπου το σίδερο λιώνει. Στη συνέχεια, ένα άλλο κωνικό τμήμα, που αυτή τη φορά μειώνεται προς τα κάτω, είναι ο ώμος στον οποίο απελευθερώνεται μονοξείδιο του άνθρακα (αναγωγικό αέριο) από τον οπτάνθρακα. Και στον πυθμένα - ο φούρνος, από τον οποίο εξάγεται το τελικό προϊόν και τα απόβλητα παραγωγής.

Χημεία της διαδικασίας

Οι χημικές διεργασίες είναι οξειδωτικές και μειωτικές. Ο πρώτος σημαίνει σύνδεση με οξυγόνο, ο δεύτερος, αντίθετα, απόρριψη του. Το οξείδιο είναι ένα οξείδιο και για να πάρει σίδηρο απαιτείται ένα αντιδραστήριο που μπορεί να "αφαιρέσει" τα πλεονάζοντα άτομα. Ο σημαντικότερος ρόλος της διαδικασίας αυτής είναι ο οπτάνθρακας, ο οποίος κατά την καύση απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμότητας και διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο αποσυντίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες σε μονοξείδιο, χημικά ενεργό και ασταθή ουσία. Το CO τείνει να γίνει και πάλι διοξείδιο και, συναντώντας τα μόρια του μεταλλεύματος (Fe ₂ O ₃ ), "παίρνει" όλο το οξυγόνο από αυτά, αφήνοντας μόνο το σίδηρο. Υπάρχουν φυσικά άλλες ουσίες στις πρώτες ύλες που δεν είναι απαραίτητες, οι οποίες αποτελούν απόβλητα, που ονομάζονται σκωρίες. Αυτός είναι ο τρόπος λειτουργίας της υψικαμίνου. Αυτό, από την άποψη της χημείας, είναι μια αρκετά απλή αντίδραση ανάρρωσης, συνοδευόμενη από την κατανάλωση θερμότητας.

Τι είναι αυτό, μια σύγχρονη υψικαμίνου;

Η διάρκεια ζωής της υψικαμίνου είναι σχετικά μικρή για εγκαταστάσεις αυτής της κλίμακας - περίπου μια δεκαετία. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου, η δομή υπόκειται σε βαριά φορτία, ζυγισμένα με θερμική θέρμανση, κατόπιν απαιτείται μεγάλη επισκευή ή κατεδάφιση. Η παραγωγή χυτοσιδήρου δεν μπορεί να θεωρηθεί αβλαβής, συνδέεται με τις εκπομπές φωσφόρου, θείου και άλλων μη χρήσιμων ουσιών στην ατμόσφαιρα. Μαζί, αυτές οι συνθήκες αναγκάζουν πολλές χώρες να περιορίσουν ή να εκσυγχρονίσουν τη μεταλλουργική παραγωγή (ειδικά εάν η βιομηχανία είναι η βασική βιομηχανία που διαμορφώνει τον προϋπολογισμό). Η σύγχρονη υψικαμίνου είναι αρκετά απλή στην αρχή της, ένα σύστημα που απαιτεί, ωστόσο, ένα σύνθετο σχέδιο ελέγχου με πολλούς βρόχους ελέγχου που εξασφαλίζουν την αποδοτικότερη χρήση των πρώτων υλών και των ενεργειακών πόρων.