Ročník1. ročník strojírenských oborů Typ šablonyIII/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Vzdělávací oborStrojírenská technologie TémaVýroba surového železa - prezentace Jméno autoraIng. Hana Sochová Vytvořeno Metodický popis (anotace) Přehled o surovinách, palivu, prostředcích a technologii potřebné pro výrobu surového železa. Číslo materiáluVY_32_INOVACE_09Sch Registrační číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Uničov, Moravské nám. 681

2 Výroba surového železa Surové železo se vyrábí ve vysokých pecích ze železných rud. Používané železné rudy: - magnetovec (magnetit) – nejbohatší železná ruda, obsahuje až 70% Fe, nejstarší známá látka s magnetickými vlastnostmi, těžba v Rusku a Švédsku, - krevel (hematit) – má červenou barvu, obsahuje až 65% Fe (železa), těžba hlavně v Rusku, ale také v ČR, na Slovensku a v Číně, - hnědel (limonit) – nejrozšířenější železná ruda, obsahuje až 50% Fe a značné množství P (fosforu), těžba v ČR nebo např. ve Švédsku. [1] - Magnetovec[2] - Krevel[3] - Hnědel

3 Železné rudy - ocelek (siderit) – obsahuje až 45% Fe a značné množství manganu, těží se např. v ČR, v Rakousku a v Rusku. - chamosit (nučická ruda) – obsahuje až 35% Fe a značné množství P, těží se hlavně v ČR Kromě uvedených rud se zpracovává i ocelový odpad, okuje, kyzové výpražky a vysokopecní prach. [4] - Ocelek[5] - Chamosit

4 Příprava železné rudy Vytěženou železnou rudu je třeba připravit: - velké kusy rozdrtit - drobnou a prachovou rudu (vysokopecní prach) je třeba spojit do vhodné velikosti – slisováním (briketování) nebo spékáním (aglomerace), - některé druhy železné rudy pražíme – odstranění vody a síry - promísit různé druhy železných rud – pro vyrovnané složení vsázky (homogenizace) a) [6] - Příprava železné rudy a) drcení b) aglomerace (spékání prachu) c) třídění b)c)

5 Železná ruda [7] – Aglomerát železné rudy [8] – Kusová železná ruda

6 Palivo pro vysokou pec Vedle různě upravených železných rud a ocelového odpadu je třeba do vysoké pece přidávat ještě: - palivo - struskotvorné přísady - vzduch obohacený kyslíkem Palivo: - je nutné aby palivo pro vysokou pec bylo pevné, nespékavé, pórovité, s minimálním obsahem S (síry) a nesmí tvořit velké množství popela. Druhy: - vysokopecní koks – nejvhodnější, vyrábí se z kvalitního černého uhlí – spékáním uhelného prachu - elektrická energie – v elektrických obloukových pecích - dřevěné uhlí [9] - Koks[10] - Koks

7 Struskotvorné přísady - používají se například vápenec nebo dolomitický vápenec - přebírají z rudy a koksu nežádoucí látky (čisticí funkce) a poté se usazují na povrchu roztaveného železa. Chrání lázeň roztaveného kovu před nadměrným nasycováním uhlíkem a oxidací – pro dosažení žádaného chemického složení. Z pece řízeně odtéká zvláštním otvorem. [11] - Vápenec[12] – Odpich strusky[13] – Struskové kanály

8 Vsázka Horní část vysoké pece tvoří sazebna, přes kterou se vysoká pec plní (pomocí dopravníků a skipových vozíků). Vysoká pec je nahoře uzavřena kychtovým uzávěrem, který zabraňuje unikání plynů z pece. [14] – Skipový vozík a výtah [15] – Kychtový uzávěr [16] – Pohled do velkého zvonu

9 Vzduch pro vysokou pec Vzduch pro vysokou pec: - dodává kyslík pro hoření paliva - pro zvýšení žáru v peci se využívá Cowperovy ohřívače (rekuperátory) – pracují ve střídavém provozu, jeden vyhřívá pec, ostatní jsou vyhřívány spalováním vysokopecního plynu (úspora paliva) - pomocí dmychadel se vytváří tzv. vítr. [17] – Ohřívače větru [18] – Ohřívače větru[19] – Schéma činnosti ohřívačů větru

10 Vysoká pec - pracují nepřetržitě (kontinuálně) po dobu výdrže žáruvzdorné vyzdívky (10 a více let) - vnitřní profil pece je kruhový, ale mění se (má tvar dvou komolých kuželů postavených na sebe) - vnější povrch je tvořen z chlazeného pancíře, vnitřní povrch chrání více než metrová vyzdívka [20] – Pancíř s vyzdívkou [21] – Systém vnějšího chlazení [22] – Otvor pro opravu vnitřní vyzdívky – možné až po tří měsíční odstávce vysoké pece

11 Vysoká pec [23] – Schémata vysoké pece

12 Vysoká pec 1 železná ruda a vápenec 2 koks 3 pásový dopravník 4 ocelový kychtový uzávěr – zabraňuje úniku vysokopecního plynu 5 vrstva koksu 6 vrstvy aglomerátu a rudy 7 horké surové železo (kolem 1200°C) 8 odpich strusky 9 odpich tekutého surového železa 10 mísič 11 speciální cisterna (torpédo, Veronika) na roztavené surové železo – objem 100 t 12 prašník – odstraňování prachu z výfukových plynů před vypálením 13 ohřívače vzduchu (větru) - Cowpery 14 kouřovod – komín – s filtry pro zachycování síry a uhlíku 15 potrubí pro ohřívače větru 16 práškové uhlí 17 koksovna (spékání uhelného prachu) 18 zásobník koksu 19 odvod vysokopecního plynu [24] – Schéma komplexu vysoké pece

13 Vysoká pec [25] – Vysoká pec č.1 a 4. v areálu Národní kulturní památky Důl Hlubina a vysoké pece a koksovny Vítkovických železáren

14 Proces tavby - doba prosazení (průtavní doba) je 8 až 12 hodin - zavážka ve vysoké peci postupně klesá, stýká se s plyny proudícími zdola a mění své skupenství i chemické složení a narůstá teplota - dochází k redukci oxidů železa - nauhličováním taveniny se snižuje teplota tání a začnou se objevovat první kapičky surového železa, ty stékají do nístěje a po cestě se setkávají se žhavým uhlíkem paliva [26] – Přehled redukčních procesů

15 Produkty vysoké pece Produkty vysoké pece: - surové železo – hlavní produkt - vysokopecní plyn - vysokopecní struska Surové železo - z pece se získává odpichovým otvorem (teplota cca 1450°C) - tekuté surové železo se nalije do speciálních železničních vozů – torpéd (na Ostravsku Veronik) – o objemu 100 t a přepravuje se k dalšímu zpracování v ocelárnách (během přepravy se teplota sníží o (70-90)°C [27] – Přepravní nádoba na tekuté surové železo

16 Produkty vysoké pece - část surového železa se odlévá do tzv. housek do pískových nebo kovových forem pro další zpracování (např. výroba šedé nebo bílé litiny). Vysokopecní plyn - směs plynů tvořená převážně N (dusíkem), CO (oxidem uhelnatým), CO 2 (oxidem uhličitým) a H (vodíkem) - málo výhřevný plyn se vyčistí a používá se jako čisté palivo ve vysokých pecích nebo v přidružených ocelárnách koksovnách, válcovnách a kovárnách. Vysokopecní struska - plave na povrchu taveniny surového železa (je lehčí), z vysoké pece vytéká speciálním otvorem, na haldu se převáží v pánvích – tzv. kolibách - váže na sebe všechny pevné neželezné části vsázky s výjimkou části C (uhlíku)

17 Produkty vysoké pece - tekutá struska se odlévá do proudu vody na granulaci – použití v cementářském průmyslu - část se zpracovává na kamenivo různé zrnitosti (použití např. na místní zpevněné komunikace) nebo na zimní posyp silnic. [28] – Struska[29] – Odpich strusky

18 Přehled výroby surového železa ve světě [30] – Přehled světových výrobců surového železa objemy v 1000 t

19 1. ROB LAVINSKY. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 2. TRANSPASSIVE. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 3. LUIS MIGUEL BUGALLO SÁNCHEZ. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: < 4. ROB LAVINSKY. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 5. JOHN SOBOLEWSKI. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 6. BOTHE, O. Strojírenská technologie I. Praha: SNTL, FOTO AUTOR TEXTU 8. FOTO AUTOR TEXTU 9. STAHLKOCHER. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 10. FOTO AUTOR TEXTU 11. FOTO AUTOR TEXTU 12. ALFRED T. PALMER. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: < 13. FOTO AUTOR TEXTU 14. FOTO AUTOR TEXTU 15. BOTHE, O. Strojírenská technologie I. Praha: SNTL, FOTO AUTOR TEXTU 17. DERHEXER. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 18. FOTO AUTOR TEXTU 19. BOTHE, O. Strojírenská technologie I. Praha: SNTL, FOTO AUTOR TEXTU 21. FOTO AUTOR TEXTU 22. FOTO AUTOR TEXTU 23. BOTHE, O. Strojírenská technologie I. Praha: SNTL, Citace:

20 Citace: 24. TOSAKA. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 25. FOTO AUTOR TEXTU 26. IVAK. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 27. FOTO AUTOR TEXTU 28. KNUD WINCKELMANN. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:. 29. ALFRED T. PALMER. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: < 30. JKLAMO. Wikimedia Commons [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:.