Тут даже вопроса нет непрерывного конечно производительней и экономичней.
Слушай, а если к этому делу добавить негашеную известь? Ведь всё равно добавлять как флюс.

У вас не колчедан вообще!
Колчедан - это соединение с серой или мышьяком :
Железный колчедан FeS2 (пирит)
Медный колчедан CuFeS2 (халькопирит)
Оловянный колчедан Cu2FeSnS4 (станнин)
Молибденовый колчедан MoS2 (молибденит)
Никелевый колчедан (Co, Ni)As3 (хлоантит)
мышьяковый колчедан FeAsS (арсенопирит)

А у вас бурый железняк (лимонит) - гидрооксид железа.

Петрович, а как их надо ворочать? Просто втаскивать/вытаскивать или какие-то манипуляции особые?

PKL, Спасибо за разъяснение я не геолог. Втаскивать и вытаскивать ни чего более. Просто на мой взгляд представте горн в который мы помещаем сковороду с обогащаемой породой. При этом плотной засыпки более 8 мм толщиной не должно быть, иначе вся сера не выгорит. И конечный продукт в печи будет спекшаяся лепешка, которую нужно будет опять дробить. При этом часть БЖ перейдет в пыль, пыль конечно можно снова использовать добавляя в необогащенную породу. Можно ли механизировать печь - нет замены сковород только в ручную. Я же предлагаю "мясобубку" к которой легко приделать привод от водяного колеса. Один человек будет подсыпать сырье в бункер. отгребать обожженную руду и подсыпать ДУ в жаровню для обжига.

Можно. Приклепываем к "сковороде" две цепи, идущие в противоположные стороны. Цепи заводятся на два ворота. Вращая соответствующий ворот сковороду можно по направляющим втаскивать в печь (или вытаскивать из нее).
Остается механизировать опрокидывание - привариваем к "сковороде" с одного боку две "ручки" и подводим сверху через систему блоков два крюка на веревках (цепях), поднимающих одну сторону сковороды.

Схематически это будет выглядеть так :



Для вращения ворота можно использовать чего угодно (водяное колесо или лошадей, например)

Мысль дельная но я насчитал три переключения отбора мощности, или даже четыре. И ты считаешь этот механизм простым?

А зачем переключать отбор мощности? Если можно использовать, допустим, лошадей (волов) для вращения ворота?

Так ведь ворот у тебя в обе стороны работает. Значит сначала подключить одну передачу потом ее отключить, подключить вторую. И так же с подъемниками. И не важно водяное колесо это или лошади.

2Fe2O3+3H2O, что соответствует 85,6% окиси железа (около 60% металлического железа) и 14,4% воды.
Нам как я понимаю нужно удалить воду и всё. Вопрос какая нужна температура? Может хватит русской печки? Вплоть до того, что народ может на дому это проделать, типа оброка первое время. А потом можем и механизировать, например выжигая на вращающейся печи которую сварганим из железа/чугуна.
Если прикинуть объём домны в 8кубов, то руды туда сможем сунуть только 150-200 кг.

Тут вот чего надыбал, похоже наш случай:
Ноздреватый, почковидный, землистый бурый железняк, с примесью песка, носящий общее название дерновой руды; залегает преимущественно в низменностях с песчаным грунтом и встречается отдельными небольшими почками или крупными кусками, или же, наконец, целыми пластами. Часто содержит примесь органического вещества (например, "ключевая руда"). К этому типу относятся луговые, болотные и озерные (часто оолитовые) руды; последними двумя разновидностями богаты Северная Германия, Дания, Финляндия, Олонецкая губерния и Швеция. Озерные руды отлагаются на дне озер, нарастая довольно быстро, например образуя в 15—30 лет слой толщиной в 10—15 сантиметров. Все эти руды очень легкоплавки.

Откровенно говоря, не понял зачем? Крутим ворот в одну сторону, наматывая цепь, автоматически крутится и второй - с него цепь разматывается.
Грубо говоря - отцепляем лошадь, проводим ее десять метров и снова цепляем - вот и все переключение.

Или еще проще - закольцовывем цепь получаем только один ворот

Каа, можно я модернизирую твой механизм? Сковороду устанавливаем стационарно и не двигаем - получаем просто железную/чугунную/кирпичную поверзность, главное что бы температуру держала. Пускаем две цепи по краям поверхности, а между цепями устанавливаем бруски металла. крутим ворот, цепь ползет, бруски перемещают смесь для обжига по поверхности, да еще и ворочают ее. Транспортёр, короче.

Но шнековая подача Петровича мне тоже нравится, единственный вопрос - достаточно ли времени полета смеси через пламя для
- удаления из руды лишней влаги
- выжигания серы
- спекания

Если использовать турбонаддув горячим воздухом, как это делают сейчас, то должно, современные-то работают... А вот если просто швырнуть через пламя

Тут еще вопрос, а какая производительность нужна? Это кустарная мастерская на несколько человек или артель с нпрерывным циклом производства?

Коняга, В современных условиях смесь выдавливают в пламя газовой горелки, никакого турбонаддува горячим воздухом.
Рассмотрим твой вариант, с протяжкой брусков по неподвижной поверхности горелки. В принципе можно сделать но проходить придется двумя брусками. Первый имеет зазор над поверхностью сковороды. Насыпаем руду перед ним он двигая ее распределяет по поверхности. Руда спекается. Второй брусок сгребает обожженную руду как бульдозер. Но руда может спечься (наверное так и будет) в сплошную лепешку и будут проблемы с отскрябыванием.

Попробую просчитать производительность предложенного аппарата для обжига.
Примем состав смеси БЖ – ДУ как состав 50 на 50. С учетом уменьшения насыпной плотности дробленного БЖ получим его содержание в смеси 40 %. Площадь выдавливаемой через насадку смеси = 12(отверстий) 3,14*0,004*0,004(площадь одного отверстия )= 0,000192 м2. Примем скорость выдавливания равной 5 мм в секунду. Этого будет вполне даже с запасом достаточно для равномерного и качественного обжига. Тогда за 1 минуту будет обжигаться - 0,000192*0,005*60=0,0000576 м3 смеси. При плотности БЖ 3,9 тонн/м3 и содержании в 40 %, получим 0,0000576*3,9*0,4=0,0000898 тонн/минуту. 12,48/0,0000898= 138975 минут=2316 часов=96 суток. Это конечно долго, но учитывая, что потребляемая для вращения шнека мощность , будет меньше 1 кВт, с одного водяного колеса мощностью 3 кВт, можно запитать три обжиговых аппарата. Это будет месяц работы по обжигу БЖ. Да долго, но во-первых это очищает БЖ от серы и воды, во-вторых переработка 12,48 тонн БЖ в год на мой взгляд более чем хороший результат.

По ссылке любезно представленной delovoy, открывается статья



То есть при обжиге БЖ происходит удаление серы. Получение окатышей в условиях 12 в. не реально. И выжиг БЖ будет вестись без присутствия известняка. Да в среде насыщенной кислородом выжиг идет интенсивнее, но за счет низкой скорости выдавливания смеси БЖ и ДУ, большой поверхности выдавливаемой смеси и высоких температур за счет выгорания ДУ содержащегося в смеси мы гарантированно выжжем серу. Возможно не на 95-99 %, но точно на 80 %. Серы в БЖ Погорынья содержится не много и обжигом мы еще повысим качество.

Основные выводы по подготовке к выплавке кричного железа.
1. Принимаем за сырье для получения кричного железа – болотное железо (БЖ). Болотное железо – лимонит, относится к бурому колчедану, широко распространенному минералу накапливающемуся в иловых отложениях болот. Недостатком БЖ как сырья является частое присутствие вредных примесей серы и фосфора и содержание химически связанной воды удаление которой приводит к дополнительному расходу древесного угля (ДУ). Достоинство БЖ как сырья, широкое распространение. Найти БЖ содержащее серу и фосфор в количестве следов очень трудно. БЖ содержащее только один вредный компонент встречается чаще. Примем нахождение отложения БЖ с низким содержанием фосфора, но загрязненное серой. От которой избавимся в процессе обогащения. Очистка от фосфора в современных условиях возможна, но требует узкоспециальных знаний, поэтому мною не рассматривается.
2. Добычу ведем одним из приведенных выше способов либо с плота вычерпывая летом ил, либо зимой вырубая промершийся грунт, либо капая БЖ на сухом месте над занесенными болотами, озерами.
3. Обогащение ведем последовательно перебирая в ручную куски БЖ, дробя куски на частицы размером не более 3 мм, промывая БЖ от пустой породы, смешивая дробленное и промытое БЖ с дробленным ДУ, обжигая полученную смесь в открытом пламени для удаления воды (в том числе химически связанной) и выжига серы.
4. ДУ получаем либо традиционным способом выжигом в ямах или гуртах, либо строим специальные печи. Печи требуют больше капитальных вложений но повышают выход готового продукта, кроме того дают дополнительно смолу, масла и ЛВЖ. Так же в печах возможно коксование торфа с получением торфяного кокса имеющего лучшие механические свойства, чем у ДУ. Но при этом с торфяным коском в шихту возвращаются примеси серы. При большем количестве получаемого железа возможно использование коксового газа. Что сокращает потребление топлива как минимум на 20 %.
Теперь рассмотрим модернизацию процессов выплавки. Я исхожу из общедоступных знаний и на основе их пытаюсь воссоздать переделы для получения стали. Предложенный Конягой способ получения булатной стали конечно всем хорош, но на способ промышленного получения стали он (способ) не тянет. Слишком много требуется специальных знаний, навыков, на грани искусства, затем эти знания и навыки нужно передать максимально возможному количеству мастеров. При низкой производительности.
Из школьного курса мы знаем что сталь получают из чугуна. Чугун получают в доменных печах, общая конструкция доменной печи так же приводится в школьном учебнике (во всяком случае приводилось ранее). Так же из школьного курса мы знаем что для получения чугуна используется флюс в виде известняка, извести, мела, доломита или мрамора. Мною предлагаются следующие модернизации металлургического процесса .
1. Оптимизация количественных показателей. То есть мы знаем что для качественного проведения процесса нужно найти оптимальное соотношение БЖ, ДУ, известняка и воздуха. До 18 в. ни каких количественных замеров не производилось, плавки велись на основе опыта мастеров, что часто приводило к браку. Итак сначала нахождения требуемого количества воздуха для сжигания ДУ. Можно конечно считать по молекулярным массам. Но сильно умничать на мой взгляд не нужно. Наша цель научить мастеров и объяснить для чего мы делаем то или иное действие. То что воздух для сжигания необходим знает каждый кузнец, не знают только методику определения оптимального соотношения. Придется вводить измерение веса, либо воспользоваться имеющимися на тот момент. Так же понадобится измерение времени, что возможно с применением простейших водяных часов, например с глиняным корпусом. Отмеряем порцию ДУ взвешиваем ее и сжигаем в потоке воздуха от клиновых кожаных мехов. Сначала устанавливаем низкую производительность мехов, измеряем время требуемое для сжигания порции ДУ (получаем например результат для сжигания 1 пуда ДУ требуется 500 сжиманий мехов за время истечения трех с четвертью мерных сосудов с водой). При следующем опыте сжигаем мерное количество ДУ уже при более интенсивном качании мехов (получим например 520 сжиманий за время истечения трех сосудов). Таким образом проводим серию опытов определяя минимальное время для сгорания и количество сжиманий мехов, не допуская конечно такого наддува когда ДУ будет уносить в трубу без сжигания.
Определение оптимального соотношения БЖ – известняк, проводим так же постепенно повышая концентрацию добавляемого известняка, при этом взвешивая получаемые крицы . Опыты с повышением концентрации известняка ведем до тех пор пока вес получаемой крицы при одинаковой засыпке БЖ перестанет увеличиватся.
Определение оптимального соотношения БЖ –ДУ ведем наоборот изначально засыпая ДУ с избытком и уменьшая его концентрацию, до момента когда вес получаемой крицы начнет уменьшаться.
2. Повышаем температурный режим проведения плавки. Этого можно добиться тремя способами.
Увеличением объема печи. В центре печи зона наибольшего прогрева, ближе к стенам температура падает за счет теплопотерь. Я не знаю какая теплопроводность у шихты состоящей из БЖ, ДУ и известняка, но в современной печи например на расстоянии 1 метр (повторяю этой величины я не знаю) влияние теплопотерь пропадает и шихта прогрета равномерно. Делать печь современных размеров и не рационально – нам столько не загрузить, не выплавить, да и не нужно столько металла, и не возможно технически. По этому примем соотношение требуемое количество получаемого железа и размеры печи примерно равным 2,05 м3. При соответствии создаваемой нами печи современным по конструкции. То есть конструктивно это будет выглядеть следующим образом. Горн – внутренний диаметр 0,8 м, высота 0,4 м, объем 0,2 м3, Далее расширяющаяся часть на высоту 0,4м до диаметра 1,1 м, объем 0,28 3 и снова сужающаяся до колошника часть на высоту 3 м, до диаметра 0,5 м, объем 1,57 м3. Объем домницы как полусферы диаметром 2 м, равен 2,09 м3. Фактически мы даже уменьшаем объем только улучшаем конструкцию.
Уменьшением теплопотерь. Современные печи при их больших объемах не имеет смысла теплоизолировать. В нашем случае для уменьшения теплопотерь выкладываем стены печи из шамотного кирпича с толщиной стенки 0,6 м. Затем на расстоянии 1 м от внешней стенки печи ставим сруб на всю высоту печи и засыпаем пространство между печью и срубом песком, либо (лучше) просеянным шлаком от плавок домницы.
Фактически вышеприведенные мероприятия позволят получить крицу лучшего качества и с большим процентом выхода полезного продукта чем в штукофене.
Последнее мероприятие позволяет перевести нашу печь от сыродутных в доменную. Это подогрев подаваемого воздуха. Для этого воздух от мехов (другие виды воздуходувок рассмотрим позже) должен проходить через камеры расположенные между топками печей. И далее по воздуховоду выполненному в виде каменной кладки со сводом подается в печь. Конструкция печи для нагрева следующая – выкладываем печь с топкой длинной 1 м, шириной 0,6 м. С торца выкладываем еще одну симметричную печь, с дверцами развернутыми на 180 градусов относительно первой. На расстоянии 0,5 м от первой пары печей выкладываем симметричную вторую пару. Сверху пространство между печами перекрывают сводом. Проходя через это пространство воздух от нагретых стен топок будет нагреваться. Думаю дальше по ходу воздуховода нужно поставить еще один блок их четырех таких же печей. Воздуховоды так же утеплить срубами с засыпкой песком.

Я если поршня деревянные. Куда круче дуть будет.

Но домна предполагает большую высоту, поскольку в этом фишка - на каждой высоте своя химия. И Домна предполагает непрерывный процесс, иначе - козел. Делать домну одноразовую...

Не забудьте еще вызвать специалиста и найти месторождение руды с повышенным содержанием ванадия. Я так думаю пригодится.

Коняга, Про воздуходувки это отдельная песня. Об них чуть позже. Да ты прав чем выше домна тем больше выход продукта.

Я правильно понял что общая высота всей конструкции будет 3 метра?

Gergen,Нет, 3,8 м.

Я так понимаю на выходе имеем чугун?
Грубый подсчёт нам даст:
1 метр в диаметрерадиусом * 3,1415*3,8 = 11,9 кубометра.
Соотношения угля и железа в руде имхо по началу придётся брать около 3 к 1. Причём соотношения по весу! Можно конечно считать через число Авогадро, но ЛЕНЬ, да и брать всё равно придётся с солидным запасом.
Предположим, после обогащения, обжига, и прочих танцев с бубнами, получим концентрат с содержащий 50% Fe, это приблизительно 70% Fe2О3 (30% примесей это очень даже здорово). Предположим добываем руду с 20% содержанием Fe2О3.
Взяв 10 кубов ДУ весом 2.000 кг (берём объёмный вес за 200кг/кубометр). Получим, что обогащённой руды нам понадобится 2000ДУ : 3 х 2 = 1360кг (плотность около 4.000кг/кубометр) по объёму составит 0,2 кубометра. Всего двадцатипроцентной руды нужно добывать около 7.000 кг (потери ведь какие-то явно будут). Вот сколько металла можно иметь на выходе с этого рая? Я думаю 700 килограмм точно, а после отработки процесса возможно и 800-900 и даже 1000. Это в том случае если шлак у нас будет с Fe, а с Са.
Если где напахал поправьте.
Интересно это может работать по периодической схеме или нужно непрерывно? Понятно, что непрерывная схема много лучше и технологичней, тогда интересна выработка чугуна в день или скорость прогорания данной установки.

Вот я только одно не понимаю: почему не взять просто известные исторические данные о реальных домнах. Нафига изобретать велосипед. Те же самые данные о расходе материалов есть например у Струмилина

> прогорания данной установки
1. Тут зависит от качества футеровки. Я так понимаю, что самое лучшее это качественный песчанник. Знать бы еще, как он выглядит )))

Насколько шамотный кирпич будет "шамотным", я не уверен

Как я понимаю, в реале, как минимум горн покрывают футеровкой и ее заменяют (наверное).

2. Тут интересны разные мелкие Khow-how'ы. Например конструкция фурмы, через которую вдувают воздух. Я так понимаю, при горячем дутье температуры такие, что в реале фурмы достаточно сложные и их желательно принудительно охлаждать.

To Петрович:
> уменьшение теплопотерь

А меня вот больше интересует другой вопрос: не нужно ли будет наоборот искусственно охлаждать стенки? Особенно при горячем дутье. Хотя, при указанных размерах, думаю это не важно.

P.S.
В google book'е есть интересная книга

MANUFACTURE OF IRON in all its various branches
by Frederick Overman
1854 год

описание реальных технологий как они были на первую половину XIX века

Шамот - уже переженая глина, растолчёная в порошок. Идеально что-то тугоплавкое. Каолин уже во всю использовали в строительстве.
Не всякий попаданец это помнит/знает.
Точно не нужно - чем выше температура тем лучше. У нас борьба за каждый градус идёт, именно по этому Петрович и воздух греть перед подачей хочет.
А в русском варианте это есть?

Gergen, Какой то у тебя странный расчет объема печи V цилиндра=П*R2*H = 3,14*0,5*0,5*3,8=2,983 м3. Это грубо а точный расчет который я приводил дает объем 2,05 м3.
Я сегодня на работе начал писать но не закончил, завтра выложу, так вот у меня даже при "козле" в такой маленькой печи получилась 900-килограмовая крица.

Насколько я понимаю, месторождений качественных каолинов не так уж и много. И требования к кирпичу совершенно разные, одно дело тугоплавкий кирпич (а тем более футировка), другое дело строительный. Да и с качеством кирпича были проблемы.

При устройстве Измайлова в XVII в. были массовые росчистки леса под пашню, лес пускали на обжиг известняка и кирпич. Так кирпича миллионы штук было. Но "кирпич плох, в дело мало годен".

Т.ч. угнеупоры это явно проблема. И чем выше температура несущих конструкций - тем хуже.

Как я понимаю, кирпич при нагревании достаточно легко деформируется, т.ч. выгоднее НЕСУЩИЕ конструкции из кирпича охлаждать. Про футировку речи нет - она расходный материал. В конструкции Петровича часть нагрузки возьмет на себя песок, но не думаю, что песок это хороший строительный материал )))

Но про футировку горна и конструкцию фурм Петрович вообще ничего не написал. А на мой взгляд это и есть самое сложное в устройстве. В остальном - домна просто высокая печь. Думаю, даже если пропорции не выдержать, ничего страшного не произойдет.

САМОЕ ГЛАВНОЕ: У меня есть большие сомнения, что кирпич вообще пойдет для футировки и чугун его банально не разъест. Насколько я помню, в пудлинговых печах плавку вели на песке, а не на кирпичном основании пода. В дальнейшем, пудлинговые печи делались с чугунным основанием с охлаждением водой. Да и у Биссемеровского конвертера, по версии википедии, футировка из динаса. Не кирпича.

Одно дело борьба за каждый градус. Другое дело - когда все нафиг развалится.


Похвально. Только:
1. Воздухопроводы это доп. сопротивление воздуху. А хватит ли давления?
2. Насколько я помню, домны с горячим дутьем имели уже сложную конструкцию фурм. Т.к. температуры собственно в месте дутья запредельные.

Против горячего дутья не возражаю, дело хорошее. А вот дополнительно утеплять несущие стены домны, попахивает вредительством. IMHO. Но вроде Петрович на заводе работает, может спросить, охлаждают ли стенки домны.

Вряд ли кто-то настолько фанат металлургии, что будет переводить книжку середины XIX века ))). Скорее всего и в России книги по металлургии издавались.
Привел то, что удалось нарыт в Инете


Крица это ЖЕЛЕЗО. Чугун и крица совершенно разные вещи.

Из чугуна железо или сталь еще сделать надо. А крицу можно сразу под молот и в изделие (если особого качества не нужно).

tigralen,
Я и не планирую получение высококачественных огнеупоров. Только шамотные смеси. Думаю максимальный срок работы доменной печи до ремонта - месяц.
Вообще то кирпич это форма, а динас содержание. Поэтому и применяется динасовый кирпич.

1. Вы правы и печи для нагрева (примерно 40 мм. водн. столба по моему опыту) и воздуховоды (20 мм. водн. ст.) имеют сопротивление. Еще большее сопротивление имеет сама домна, ( примерно 400 мм водн. ст.) по этому применяемая воздуходувка должна создавать давление с запасом мм 200-300, то есть 700-800 мм водн. ст.
2. Да для фурмы выдерживающей десятки плавок нужна сложная форма с двойным корпусом и принудительным водяным охлаждением. Но для одной плавки хватит одной сменной фурмы.

AFAIK и IMHO.

В домне идет МНОГОСТАДИЙНЫЙ процесс. Сначала железо восстанавливается из оксидов под действием CO, потом уже восстановленное железо науглероживается и дает расплавленный чугун. При высокой температуре, оставшиеся окислы железа и флюс взаимодействуют с примесями в породе (и с кладкой домны ))) ) и образуют шлак.

Т.ч. говорить, чем выше температура, тем выше выход железа - вредительство. На стадии восстановления достаточно умеренной температуры. Более того, при высокой температуре на начальном этапе, окислы железа начнут реагировать с примесями других пород, что приведет к перехода большего кол-ва железа в шлак.
===
По Струмилину, нет большой разницы в кол-ве выхода металла и затратов угля на единицу продукции между домницей и домной+кричный передел.

Т.ч. для небольшого, мелкосерийного производства (если я правильно помню, домница давала до 800 пудов, где-то до 12 тонн за сезон), домницы экономически выгоднее домны.

Считаю, что превосходные характеристики ряда ДОМНИЦ (не домен) возможно определялись не столько (не только) конструкцией, сколько умением ремесленников. Вполне возможно, что дутье в домницах было не постоянным, а менялось на протяжении плавки. Тогда, можно предположить, что в домницах эмитировались процессы происходящие в домне. Сначала при невысокой температуре метал восстанавливали из руды, потом усиливали дутье и выполняли отшклаковку примесей. А чугун был побочным и нежелательным продуктом если превышали температуры.

IMHO часто повторяемая мантра "у домны выше температура, больше выход железа из руды" заезженный штамп и не соответствует действительности. По крайне мере, по данным которые приводятся у Струмилина.

В общем, ждем продолжения. Как из чугуна предлагается получать железо и сталь. )))
===
Сравнил пропорции домны Петровича с данными XIX века. Отличаются. Если я правильно понимаю терминологию. Честно говоря, не очень понял, где в XIX веке были "заплечики". Но разница горизонтальных размеров разных частей домны как 1 к 4 для печи на древесном угле (пропорции для разных типов сырья разные). У Петровича печь значительно "уже".

Шамотные смеси (содержащие алюминий) вообще годятся на футировку горна (где расплавленный чугун) ?

У меня чувство, что ответ отрицательный. Везде упоминания исключительно песчаника (кремний, динас) для футировки. Есть чувство, что шамотный кирпич будет разъедаться чугуном и вместо чугуна на выходе будет 100% шлак.

Хорошо бы уточнить данный вопрос у специалистов.

Я лопухнулся, считал не 1 метр в диаметре, а 1 метр радиусом.
Так, что все цифры нужно делить на 4
Объём около 2,9 куба.
ДУ - 500кг; Руда70% - 300кг.
Но это разовая загрузка, а как быстро это всё прогорит и как часто можно будет добавлять ингредиенты?

tigralen, Я рад что вы читаете уважаемых авторов. Я поступаю проще, мне на работе до доменной печи № 5 по прямой менее 200 м, и если мне что то непонятно я спрашиваю у знакомых доменщиков.

Вы удивитесь но кирпичи из основания вырывает архимедовой силой и они всплывают над слоем чугуна.