الفرن اللافح Blast furnace
- يسمى أيضاً الفرن العالي أو فرن الصهر
- هو فرن لاختزال أو استخلاص الفلزات من خاماتها.
- يستخدم بصفة أساسية لإنتاج الحديد والصلب كما يستخدم لغيرها من الفلزات.
- فرن يستخدم لصهر خامات الحديد مثل الهيماتيت Fe2O3 أو المجنيتايت Fe3O4 للحصول على الحديد الزهر .
- الفرن اللافح أسطوانة رأسية ضخمة مصنوعة من الفولاذ ومبطنة بالطوب الحراري.
- يبلغ ارتفاع بعض الأفران اللافحة حوالي 30م أو أكثر، ويكون قطرها في حدود تسعة أمتار عند القاعدة.
- ويوجد عند قمة الفرن معدات لشحن المواد الخام الأولية إلى الفرن و هي خام الحديد وفحم الكوك و جميعها تسمى الشحنة، ولاسترجاع عادم الغازات وتنظيفها.
كيف يعمل الفرن العالي؟
- يصنع الحديد في الفرن العالي عن طريق تفاعلات كيميائية بين خام الحديد، والكوك والحجر الجيري، وتيار هواء لافح ساخن.
- تحمل عربات خاصة الشحنة (مواد صلبة) أعلى معبر وتقذف بها إلى الفرن.
- يسخن الهواء في مواقد ضخمة ويدفع بعدئذ إلى الجزء السفلي من الفرن العالي.
- يستقر الحديد السائل أيضًا في قاع الفرن ويتم صبه في عربات الفلز الساخن.
- يتحد الحجر الجيري مع الشوائب مكونًا الخبث (النفايات)، وينساب إلى غرفة الخبث.
طريقة اختزال خام الحديد باستخدام الفرن اللافح (الفرن العالي)
(1) الأساس العلمي : اختزال الهيماتيت Fe2O3 بغاز أول أكسيد الكربون CO الناتج من فحم الكوك (C)
(2) الشحنة : الهيماتيت Fe2O3 + فحم الكوك (C)
(3) غاز الأختزال : غاز أول أكسيد الكربون CO
(4) مصدر غاز الأختزال : فحم الكوك (C)
(5) كيفية تحضير غاز الاختزال:
يمرر تيار هواء ساخن على فحم الكوك فينتج غاز ثاني أكسيد الكربون الذ يتفاعل مع الجزء المتبقي من فحم الكوك منتجاً غاز الأختزال CO
(6) تفاعل الاختزال الحادث
يتم التفاعل السابق عند درجة حرارة أكبر من 700 سلزيوس
درجات الحرارة المستخدمة فى الفرن العالي
- تتراوح درجة حرارة تيار الهواء أثناء دفعه إلى الفرن بين 760°م و1150°م.
- يتم اختزال الحديد بواسطة غاز أول أكسيد الكربون عند درجة حرارة أعلى من 700°م
- تزيد درجة حرارة قاع الفرن على 1600°م، ويطلق على هذه المنطقة اسـم المجمـرة أو البـوتقـة.