## Процессы, происходящие в доменной печи
Доменная печь — это сложное промышленное устройство, используемое для производства чугуна из железной руды. Внутри печи происходят различные химические и физические процессы, которые приводят к выделению чугуна.
### Процессы, происходящие в верхней части печи
**Загрузка шихты**
Верхняя часть доменной печи загружается шихтой, которая представляет собой смесь железной руды, кокса (углерода) и флюса (вещества, способствующего образованию шлака).
**Предварительный нагрев**
Когда шихта загружается в печь, она проходит через зону предварительного нагрева, где она нагревается горячими газами, поднимающимися снизу. Этот тепловой процесс удаляет влагу и первые следы летучих веществ из шихты.
**Окисление кокса**
В зоне окисления начинается горение кокса, которое выделяет тепло и углекислый газ. Углекислый газ поднимается вверх и взаимодействует с окислами железа в шихте, восстанавливая их до металлического железа.
**Прямое восстановление**
Твердый оксид железа непосредственно восстанавливается до металлического железа за счет контакта с твердым углеродом (коксом).
### Процессы, происходящие в средней части печи
**Непрямое восстановление**
Углекислый газ, образующийся при окислении кокса, восстанавливает оксиды железа до металлического железа в газово-твердой реакции.
**Образование шлака**
Флюс, добавленный в шихту, образует шлак при взаимодействии с оксидами железа и других примесей. Шлак представляет собой жидкую массу, которая всплывает на поверхность расплавленного чугуна.
**Расплавление чугуна**
Металлическое железо, образующееся в результате процессов восстановления, постепенно расплавляется и образует расплавленный чугун. Чугун тяжелее шлака, поэтому он опускается на дно печи.
### Процессы, происходящие в нижней части печи
**Скачивание чугуна и шлака**
В нижней части печи расплавленный чугун и шлак скачиваются отдельно. Чугун вытекает из печи через отверстие летки, а шлак удаляется через шлаковую летку.
**Горячий ветер**
В доменные печи подается горячий воздух, называемый горячим ветром. Горячий воздух нагревается в воздухонагревателях, расположенных рядом с печью. Он подается в нижнюю часть печи и поддерживает процесс горения.
### Химические реакции
**Восстановление оксида железа (III) углеродом**
«`
Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO
«`
**Восстановление оксида железа (II) углеродом**
«`
FeO + C → Fe + CO
«`
**Восстановление оксида железа (II) монооксидом углерода**
«`
FeO + CO → Fe + CO2
«`
**Образование шлака**
«`
CaO + SiO2 → CaSiO3 (шлак)
«`
### Таблица процессов, происходящих в доменной печи
| Зона печи | Процесс | Реакция |
|—|—|—|
| Верхняя | Загрузка шихты | — |
| | Предварительный нагрев | — |
| | Окисление кокса | C + O2 → CO2 |
| | Прямое восстановление | Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO |
| | Непрямое восстановление | Fe2O3 + CO → 2Fe + CO2 |
| | Образование шлака | CaO + SiO2 → CaSiO3 |
| Средняя | Расплавление чугуна | — |
| Нижняя | Скачивание чугуна | — |
| | Скачивание шлака | — |
| | Подача горячего ветра | — |