4.2. Вихідні матеріали для виплавки чавуну

Вихідними матеріалами для виробництва чавуну є руди, паливо і флюси. Основним видом сировини служать залізні руди, що містять хімічні сполуки заліза з киснем і порожні породи з глинозему (Al₂O₃), оксидів кальцію і магнію (СаО, MgО) та ін.

Цінність залізної руди визначається вмістом у ній заліза. Наявність шкідливих домішок (сірки, фосфору й ін.) обумовлює погіршення якості одержуваного чавуну і необхідність додаткових витрат на їхнє видалення.

В Україні добуваються такі залізні руди: червоний залізняк (Fe₂O₃) з вмістом заліза 55-60 % (Криворізьке родовище) і бурий залізняк (2Fe₂O₃3H₂O) з вмістом заліза 35-50 % (Керченське родовище).

Залізні руди, крім основного компонента, містять нікель, ванадій, кобальт й інші елементи, що при доменній плавці переходять у чавун, легують його і покращують фізико-хімічні властивості.

Джерелом тепла для розплавлювання руди служить паливо – кокс, який одержують із коксівного вугілля шляхом його нагрівання в спеці­альних печах до 1000-1100ºС без доступу повітря. Кокс також бере участь у хімічних реакціях виробництва чавуну. Крім коксу використовується природний газ, а на передових підприємствах галузі – Донецькому металургійному заводі та Маріупольському металургійному комбінаті ім. Ілліча замість газу – більш дешевше пиловугільне паливо.

У число сирих матеріалів при виплавці чавуну входять флюси – мінеральні речовини, що додаються в шихту для зниження температури плавлення порожньої породи і видалення у виді шлаку непотріб­них компонентів (золи, сірки, порожньої породи).

Руда, паливо і флюси, взяті у визначених дозах (за масою), називаються шихтою. Для одержання високоякісного чавуну необхідна відповідна підготовка шихтових матеріалів. Руді, що підготовляється до плавки, необхідно мати певний склад і визначений розмір шматків (20-40 мм), тому крупні шматки піддають роздрібненню, а дрібні й пилоподібні фракції – агломерації. При низькому вмісті в руді заліза її піддають збагаченню (бідні залізні руди Криворізьких ГЗК) в основ­ному шляхом магнітної сепарації в сполученні з випалом і флотацією.

В даний час понад 25 % залізних руд проходять попередню підготовку до плавки з тим, щоб у доменну піч надходила залізорудна сировина визначеної крупності, рівномірного хімічного складу, з високим вмістом заліза і гарною відновлюваністю. Чим ретельніше підготовлена руда до плавки, тим нижче витрата палива і вища якість чавуну.

Основними видами підготовки залізних руд є їх збагачення і агломерація рудного дріб’язку. Найбільш поширеними засобами зшматкування є агломерація і виробництво окатишів (зкомкування). Агломерація руд полягає в тому, що в шихту вводять флюси й інші корисні добав­ки і шляхом спалювання палива в прошарку матеріалу, що спікається, одержують пористий, тривкий і добре відновлюваний в доменній печі матеріал – офлюсований агломерат. З розвитком способів збагачення руд і збільшенням питомої ваги концентрату в загальному об’ємі сировини почав застосовуватися новий спосіб підготовки руди – зшматкування. Сутність процесу полягає в окатуванні часток вихідної шихти і наступному випалі отриманих окатишів розміром 25-30 мм, що містять 70-95 % заліза, однорідні за складом і мають високу механічну тривкість.