Кіріспе

Өндірістік металдарды өндіру үшін балқытуға қолданылатын пеш түрі. Тездету пештері – металлургиялық пештердің бір түрі, олар өнеркәсіптік металдарды, әдетте шойынды, сондай-ақ қорғасын немесе мыс сияқты басқа металдарды өндіру үшін пайдаланылады. «Тездету» термині атмосфералық қысымнан жоғары берілетін жану ауасына қатысты. Тездету пештерінде отын (кокс), кен және флюс (әктас) пештің жоғарғы бөлігінен үнемі беріледі, ал ыстық ауа (кейде оттегімен байытылған) пештің төменгі бөлігіне бірнеше құбырлар арқылы – дуйзалар арқылы соғылады, соның нәтижесінде материал төмен қарай түскенде пештің ішінде химиялық реакциялар жүзеге асады. Соңғы өнімдер әдетте төменгі жағынан алынатын балқытылған металл және шлак, ал пештің жоғарғы жағынан шығатын газдар (үстіңгі газдар) болып табылады. Кеннің флюспен бірге төмен қарай ағысы және ыстық, көміртек монооксидіне толы жану газдарының жоғары қарай ағысы – бұл кері ағымдық алмасу және химиялық реакция процесі. Ал ауа пештері (мысалы, реверберациялық пештер) табиғи түрде, әдетте, мұржадан шыққан ыстық газдардың конвекциясы арқылы жұмыс істейді. Бұл кең анықтамаға сәйкес, темірді балқытуға арналған гүлдену пештері, қалайыны балқытуға арналған үйлер және қорғасынды балқытуға арналған балқыту фабрикалары да тездету пештеріне жатуы мүмкін. Дегенмен, бұл термин көбінесе темір кенін балқытып, шойын өндіруге, коммерциялық темір мен болат өндірісінде қолданылатын аралық материалға және базалық металдарды балқытуда синтрленген зауыттармен бірге қолданылатын шахталық пештерге қатысты қолданылады. 1900 және 2015 жылдар аралығында тездету пештерінен шыққан парниктік газдардың әлемдік эмиссиясының 4%-дан астам бөлігі осы пештерге тиесілі деп есептеледі, бірақ оларды карбонданудан тазарту қиын. Балқытылған темірді өндіруге арналған негізгі химиялық реакция: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2. Бұл реакцияны бірнеше кезеңге бөлуге болады, алғашқы кезеңде пешке соққан алдын ала қыздырылған ауа көміртекпен, кокс түрінде реакцияласып, көміртек монооксиді мен жылуды бөліп шығарады: 2 C(қ) + O2(г) → 2 CO(г). Ыстық көміртек монооксиді темір кенін тотықтыратын зат болып табылады және темір оксидімен реакцияласып, балқытылған темір мен көмірқышқыл газын өндіреді. Пештің әртүрлі бөліктеріндегі температураға байланысты (төменгі жағында ең жоғары температура) темір бірнеше сатыда тотықтырылады. Жоғары бөлігінде, температура әдетте 200°C мен 700°C аралығында болады, темір оксиді жартылай тотықтырылып, темір(II,III) оксидіне, Fe3O4 дейін айналады: 3 Fe2O3(қ) + CO(г) → 2 Fe3O4(қ) + CO2(г). Темір(II) оксиді 1200°C дейін жететін жоғары температуралы аймаққа түскенде, темір металлына дейін толығымен тотықтырылады: FeO(қ) + CO(г) → Fe(қ) + CO2(г). Келесі кезеңде, негізгі оттегімен болат жасауда, сұйық шойынға оттегі соғылып, көміртек тотықтырылып, шикі болат алынады. Тездету пештерінің тиімділігі үнемі артып келе жатқанмен, пештің ішіндегі химиялық процесс өзгермейді. Тездету пештерінің ең үлкен кемшіліктерінің бірі – темір оксидтерінен көміртекпен темірді тотықтыру кезінде көмірқышқыл газының сөзсіз пайда болуы және 2016 жылдан бері экономикалық тұрғыдан тиімді баламасы жоқ. Болат өндірісі әлемдегі CO2 эмиссиясының ірі өнеркәсіптік көздерінің бірі болып табылады (көмірқышқыл газдарына қараңыз). Көміртегі эмиссиясын едәуір азайтуға мүмкіндік беретін пластикалық қалдықтар, биомасса немесе сутек сияқты бірнеше баламалар қарастырылуда. Мысалы, тездету пештеріне сутегін құю көміртегі эмиссиясын 20 пайызға азайтуға мүмкіндік береді. Тездету пештерінен шығатын парниктік газдардың мәселесін шешу үшін ULCOS (Ultra Low CO2 Steelmaking) деп аталатын еуропалық бағдарлама жүзеге асырылуда. Бірнеше жаңа технологиялық процестер ұсынылып, зерттелді, олар арнайы эмиссияны (тонна болатқа шаққанда) кем дегенде 50%-ға азайтуға мүмкіндік береді. Кейбіреулері CO2-ні ұстап, сақтауға (CCS) негіделген, ал басқалары темір және болат өндірісін карбонданудан тазартуға, сутек, электр энергиясы және биомассаны пайдалануға бағытталған. Жақын болашақта, тездету процесіне CCS технологиясын енгізетін және Жоғары Газды Қайта Өңдеу Тездету Пеші деп аталатын технология әзірленуде, оның коммерциялық көлемдегі тездету пешіне дейін кеңейтілуі жоспарлануда.

Тарих

Қытайда б.з.б. V ғасырға дейінгі құйма темір табылған, бірақ Қытайдағы ең ерте сақталған домна пештері б.з. I ғасырына, ал Батыста – Соңғы Орта ғасырға жатады. Олар 15 ғасырдың соңында Валониядағы (Бельгия) Намур маңындағы аймақтан тарады және 1491 жылы Англияға енгізілді. Бұл пештерде әрқашан көмір пайдаланылды. 1709 жылы ағылшын ойлап табушысы Абрахам Дарби көмірдің орнына кокс қолдануға қол жеткізгені кеңінен мойындалды. Шотландтық ойлап табушысы Джеймс Бомонт Нилсонның 1828 жылы патент алған жану ауасын алдын ала қыздыру (ыстық үрлеу) тәсілі процестің тиімділігін одан әрі арттырды.

Қытай

Археологиялық деректерге сүйенсек, гүлдеу пештері Қытайда шамамен б.з.д. 800 жылдары пайда болған. Бастапқыда қытайлықтар бірден темір құюды бастады деп есептелген, бірақ бұл теория кейіннен жоққа шығарылды. Қытайдың Цинь әулетінің Дүкесі Цзиннің (б.з.д. 537 жылы қайтыс болған) мазарында табылған «оннан астам» темір қазу құралдарының табылуы осы теорияны күштен шығарды. Бұл мазар бүгінде Шаньси провинциясының Фэнсян ауданында орналасқан (оны орнында музей бар). Алайда, жоғары пештер мен құйма темір пайда болғаннан кейін Қытайда гүлдеу пештерінің кездесуі туралы ешқандай мәлімет жоқ. Қытайда жоғары пештер құйма темір өндірді, ол кейін купол пешінде аяқталған құралдарға айналдырылды немесе майдалау ошағында қапталған темірге түрлендірілді. Құйма темірден жасалған шаруашылық құралдары мен қару-жарақтар б.з.д. 5 ғасырда Қытайда кеңінен таралған, ал 3 ғасырдан бастап темір балқыту зауыттарында 200-ден астам адам жұмыс істеген. Ең алғашқы жоғары пештердің құрылысы бірінші ғасырдағы Хань әулетіне жатқызылады. Бұл алғашқы пештердің қабырғалары саздан жасалған және олар минералдардағы фосфорды ағын ретінде пайдаланған. Қытайдағы жоғары пештердің биіктігі аймаққа қарай екі метрден он метрге дейін ауысқан. Ең үлкендері қазіргі Сычуань және Гуандун провинцияларында, ал «кішкентай» жоғары пештер Дабишан тауларында табылған. Құрылыс жағынан екеуі де шамамен бірдей технологиялық деңгейде. Осы кезеңде инженер Ду Ши (шамамен 31 ж.б.э.) Қытайдың адам және жылқы күшімен жұмыс істейтін жоғары пештерінің тиімділігін арттырды. Ол құйма темірді пісіру үшін поршеньді үрлегіштерге су доңғалағының күшін қолданды. Жоғары пештерді басқаруға арналған алғашқы сумен жұмыс істейтін механизмдер бұрыннан бар атпен жұмыс істейтін механизмдердің құрылымын негізге алды. Яғни, дөңгелектің айналма қозғалысы, атпен немесе сумен қозғалатын болса да, белбеу жетегі, кривошип және біліктің қосылысы, сондай-ақ түрлі біліктер арқылы үрлегішті іске қосуға қажетті түзу-текеріс қозғалысқа айналдырылды. Дональд Вагнер ертедегі жоғары пештер мен құйма темір өндірісі қола балқытуға арналған пештерден пайда болды деп болжайды. Әрине, Цинь мемлекеті Қытайды біріктірген кезде (б.з.д. 221 ж.) темір әскери жеңіске жету үшін маңызды болды. Сун және Тан әулеттері кезінде суық пештер мен купол пештерді пайдалану кеңінен таралды. 11-ғасырда Сун әулетінің темір өнеркәсібі темір мен болат құюда көмірдің орнына кокске көшті, осылайша мыңдаған гектар ормандарды кесуден сақтады. Бұл, мүмкін, 4-ғасырда болған. Ертедегі жоғары пештің басты артықшылығы - ірі көлемде өндіріс және темір құралдарын шаруаларға қолжетімді ету болды. Құйма темір темірден немесе болаттан гөрі нашар, сондықтан оны өндіру үшін қосымша тазарту, содан кейін цементтеу немесе кофьюзия қажет болды, бірақ егіншілік сияқты қарапайым жұмыстар үшін ол жеткілікті болды. Жоғары пешті пайдалану арқасында құрмадан гөрі тиімдірек жұмыс істейтін ара сияқты үлкен құралдарды өндіруге болады. Сапасы маңызды болған жерлерде, мысалы, соғыста, қапталған темір мен болат артықшылыққа ие болды. Хань дәуіріндегі қару-жарақтардың көбі қапталған темірден немесе болаттан жасалған, балта бастарының көп бөлігі құйма темірден жасалған. Кейінірек жоғары пештер Сун әулеті кезінде құйма темірден жасалған бомбалар мен зеңбіректер сияқты ұңғыр қаруларын өндіру үшін де қолданылды.

Орта ғасырлардағы Еуропа

Ең қарапайым, корсикалық деп аталатын ұстахана христиан діні пайда болғанға дейін қолданылған. Жақсартылған балқыту пештерінің мысалдары – Stuckofen, кейде «қасқыр пеші» деп те аталады, олар 19 ғасырдың басына дейін қолданыста болды. Табиғи тартымдылықтан гөрі, ауа труба арқылы сорғыланып, осының нәтижесінде темірдің сапасы жақсарып, көлемі артты. Ауаны үрлегішпен сорғылау «суық үрлеу» деп аталады, ол балқыту пешінің отын тиімділігін арттырып, өнімділікті жақсартады. Мұндай пештерді табиғи тартымдылықпен жұмыс істейтін пештерге қарағанда үлкен етіп салуға болады.

Еуропаның ең көне биік пештері

Батыстағы ең көне домна пештері Швейцариядағы Дурстельде, Германиядағы Маркиш Сауэрландта және Швециядағы Лапфиттанда салынған, бұл кешен 1205 және 1300 жылдар аралығында жұмыс істеген. Швецияның Йәрнбоас приходындағы Нораскогта тіпті одан да ертерек домна пештерінің іздері табылды, шамамен 1100 жылға дейін салынған болуы мүмкін. Бұл ерте заманғы домна пештері, қытайлықтары сияқты, қазіргілерге қарағанда өте тиімсіз болды. Лапфитта кешеніндегі темір осмонд деп аталатын шар тәрізді ұнтақ темір шығарылып, халықаралық саудаға жіберілді – 1203 жылғы Новгородпен жасалған шартта мүмкін сілтеме бар, ал 1250 және 1320 жылдардағы ағылшын кедендік есептерінде бірнеше нақты сілтемелер кездеседі. Вестфалияда 13-15 ғасырларға жататын тағы да бірнеше пештер анықталды. Домна пештеріне қажетті технология Қытайдан әкелінген немесе жергілікті жаңалық болуы мүмкін. 13 ғасырда әл-Қазвини және кейінгі саяхатшылар Каспий теңізінің оңтүстігіндегі Альбурз тауларында темір өнеркәсібінің дамығандығын байқады. Бұл жібек жолына жақын болғандықтан, Қытайдан алынған технология қолданылуы мүмкін. Кейінірек жазылған сипаттамаларда үш метрдей биіктіктегі домна пештері туралы айтылады. Скандинавиялық варягтар Каспий теңізі арқылы сауда жасағандықтан (Волга сауда жолын пайдаланып), технология осы арқылы Швецияға жеткен болуы мүмкін. Викингтердің қос үскілікті қолданғаны мәлім, бұл үскіліктің көлемін едәуір арттырады. Каспий аймағы 1226 жылы Италияның солтүстігіндегі Вальдидентродағы Семогода сумен жұмыс істейтін үскілігі бар Ферриере пешінің дизайнына да бастау болуы мүмкін, бұл туралы Филарете сипаттаған. Екі кезеңді процесте балқытылған темір күніне екі рет суға құйылып, ұсақ түйіршіктерге айналдырылатын.

Цистерциандық салымдар

Цистерциан монахтарының бас жиыны Еуропаға бірнеше технологиялық жаңалықтарды таратты. Бұл жоғары пешті де қамтыған болуы мүмкін, себебі цистерциандар шебер металлургтер екені мәлім. Жан Гимпельдің сөзіне қарағанда, олардың жоғары деңгейдегі өнеркәсіптік технологиясы жаңа техникалардың таралуына көмектесті: «Әр монастырьда үлгілі фабрика болды, көбінесе шіркеудей үлкен және одан бірнеше метр қашықтықта, ал су энергиясы оның еденінде орналасқан түрлі өнеркәсіптердің машиналарын іске қосты». Темір кендері монахтарға, темірді алуға арналған балқыту пештерімен бірге сыйға беріліп, кейіннен артық өнімдер сатылымға шығарылды. Цистерциандар 13-шы ғасырдың ортасынан 17-шы ғасырға дейін Францияның Шампань аймағындағы темір өндірушілерінің алдына шықты. Олар сондай-ақ, пештерінен шыққан фосфатқа бай шлакты егістік жерлерді тыңайту үшін қолданды. Археологтар цистерциан технологиясының кеңдігін әлі де зерттеп жатыр. Ласкилдегі (Rievaulx Abbey-дің бөлімшесі) ортағасырлық жоғары пеште шыққан шлактарда темірдің мөлшері аз болды. Сол замандағы басқа пештерден алынған шлактарда темірдің айқын концентрациясы болған, ал Ласкилдің құйма темірді тиімді өндіргеніне сенуге болады. Оның нақты уақыты әлі белгісіз, бірақ Генрих VIII-нің 1530-шы жылдардың соңындағы монастырларды тарату кезеңіне дейін сақталмаған болуы мүмкін, себебі 1541 жылы Ратланд графымен жасалған «ұсталар» туралы келісім (содан кейін бірден) гүлдеумен байланысты болды. Дегенмен, жоғары пештің ортағасырлық Еуропаға таралу жолдары әлі толық анықталған жоқ.

Ерте заманғы биік пештердің пайда болуы мен таралуы

Оқ-дәрілерді құюға арналған темірге деген сұраныстың өсуіне байланысты, 15 ғасырдың ортасында Францияда домна пеші кеңінен қолданысқа енді. Франция мен Англияда қолданылған домна пештерінің алғашқы түрі Валонияда (Бельгия), Намур аймағында пайда болды. Одан бастап олар Нормандияның шығыс шекарасындағы Брей аймағына, содан кейін Суссекс Уэлдіне тарады. Дәл сол жерде, Букстедтегі алғашқы пеш (Квинсток деп аталды) шамамен 1491 жылы, ал 1496 жылы Ашдаун орманындағы Ньюбриджде салынды. 1530 жылға дейін олардың саны аз болды, бірақ келесі онжылдықтарда Вельдте, темір өнеркәсібінің шарына жеткен шамамен 1590 жылға дейін көптеген пештер салынды. Осы пештерде өндірілген шойынның көп бөлігі темір жасау үшін балқыту пештеріне жіберілді. 1550 жылдары Вельдтен тыс алғашқы британдық пештер пайда болды, және олардың көптегені сол ғасырдың қалған бөлігінде және келесі жылдары салынды. Өнеркәсіп өнімі шамамен 1620 жылы ең жоғары деңгейге жетті, содан кейін 18 ғасырдың басына дейін баяу төмендеді. Бұл, әдетте, Швеция және басқа елдерден темір импорттау, Англияның кейбір шалғай аймақтарында өндіруге қарағанда экономикалық жағынан тиімді болғандықтан болды. Өнеркәсіпке қолжетімді болған көмір, оны жасауға қажетті ағаш өскен сайын тез жұмсалып жатты. Ресейдегі алғашқы домна пеші 1637 жылы Тула қаласының жанында ашылып, "Городище" деп аталды. Одан домна пеші Орталық Ресейге, содан кейін Уралға тарады.

Кокспен жұмыс істейтін жоғары пештер

1709 жылы Англияның Шропшир графтығындағы Коалбрукдейлде Абрахам Дарби биік пешке көмірдің орнына кокспен отын салуды бастады. Кокстің бастапқы артықшылығы оның төмен құны болды, себебі кокс жасау ағаш кесу мен ағаш көмірін жасауға қарағанда әлдеқайда аз еңбек талап етті, бірақ кокс пайдалану Британия мен Еуропа континентінде ағаш тапшылығын да шешіп берді. Металлургиялық сападағы кокс, көмірге қарағанда ауыррақ болғандықтан, үлкен пештер салуға мүмкіндік берді. Бірақ, коксте көмірге қарағанда зиянды қоспалар көп, әсіресе күкірт темірдің сапасына зиян келтіреді. Кокстің қоспалары, ыстық үрлеу (hot blast) арқылы қажетті кокстің мөлшері азайғанға және пеш температурасы әктастан шлак еркін ағып шығу үшін жеткілікті болғанға дейін үлкен мәселе тудырды. (Әктас күкіртті байланыстырады. Күкіртті байланыстыру үшін марганец қосылуы мүмкін.) Кокс темірі бастапқыда құю жұмыстарына, ыдыс-аяқ және басқа да құйма темір өнімдерін жасауға қолданылды. Құю жұмыстары – өнеркәсіптің шағын саласы болғанмен, Дарбидің ұлы жақын орналасқан Хорсхейде жаңа пеш салып, темір ұсталарына кокспен жасалған шойынды (pig iron) темір жасау үшін жабдықтауды бастады. Осы кезде кокспен жасалған шойын, көмірмен жасалған шойынға қарағанда арзан болды. Темір өнеркәсібінде көмірден алынған отынды пайдалану Британдық өнеркәсіптік революцияның маңызды факторы болды. Дарбидің алғашқы биік пеші археологиялық зерттеулер нәтижесінде қазылып алынып, қазір Coalbrookdale-дегі Ironbridge Gorge мұражайларының бір бөлігі ретінде көрініс тапқан. 1779 жылы осы пештен алынған құйма темір әлемдегі алғашқы құйма темір көпірдің арқалықтарын жасауға қолданылды. Темір көпір Coalbrookdale-дегі Северн өзенін кесіп өтеді және қазір де жаяу жүргіншілерге пайдаланылуда.

Бумен жұмыс істейтін жарылыс

Бу машинасы жарылыс ауасына қуат беру үшін қолданылды, бұл көмір мен темір кендері орналасқан аймақтарда су қуатының жетіспеушілігін жойды. Бұл алғаш рет 1742 жылы жылқымен жұмыс істейтін сорғыны бу машинасы алмастырған Коалбрукдейлде жасалды. Мұндай қозғалтқыштар суды пештің үстіндегі резервуарға соғу үшін пайдаланылды. Цилиндрлерді тікелей үрлеуге арналған алғашқы қозғалтқышты Боултон мен Уотт Джон Уилкинсонның «Жаңа Вилли» пештеріне жеткізді. Бұл оның әкесі Исаак Уилкинсон ойлап тапқан құйма темірден жасалған үрлеу цилиндрін қуатпен қамтамасыз етті. Ол мұндай цилиндрлерді 1736 жылы тез тозығы жеткен былғары балғалардың орнына патенттеді. 1757 жылы Исаакқа екінші патент берілді, ол да цилиндрлерді үрлеуге арналған. Бу машинасы мен құйма темірден жасалған үрлеу цилиндрлері XVIII ғасырдың соңында британдық темір өндірісінің үлкен өсуіне әкелді. Ыстық жарылыс 1828 жылы Шотландиядағы Уилсонтаун темір зауытында Джеймс Бомонт Нилсон патенттеді. Ендірілгеннен кейін бірнеше жыл ішінде ыстық жарылыс отын тұтынуды кокспен үштен бір бөлігіне немесе көмірмен екі бөліктен үш бөлігіне дейін азайтты, сонымен қатар пештің сыйымдылығы да едәуір артты. Бірнеше онжылдық ішінде пешке жақын, оның ішіне пештен шығатын газдар (CO бар) жіберіліп, жағылатын «тозау» орнату қалыпты жағдайға келді. Нәтижесінде алынған жылу пешке үрленетін ауаны алдын ала қыздыру үшін пайдаланылды. Ыстық жарылыс жоғары пеште жағу қиын болған шикі антрацит көмірін пайдалануға мүмкіндік берді. Антрацитті алғаш рет Джордж Крейн 1837 жылы Уэльстің оңтүстігіндегі Йнисседуин темір зауытында сәтті сынады. Ол Америкада 1839 жылы Пенсильвания штатының Катасаукуа қаласында Лехай Кран темір компаниясы қолданды. 1870 жылдары кокс қажет ететін өте жоғары сыйымдылықтағы доменді пештер салынған кезде антрацит қолдануы азайды.

Темірден жасалған биік пештер

Биік пеш қазіргі темір өндірісінің маңызды бөлігі болып қалады. Қазіргі заманғы пештер өте тиімді, жарылыс ауасын алдын ала қыздыру үшін Каупер пештері мен пештен шығатын ыстық газдардан жылуды қайтару жүйелерін пайдаланады. Өнеркәсіптегі бәсекелестік өндіріс деңгейін арттыруға ықпал етеді. Әлемдегі ең ірі биік пеш Оңтүстік Кореяда орналасқан, оның көлемі шамамен және жылына шамамен 1,5 миллион тонна темір өндіруге қабілетті. Бұл 18 ғасырдағы пештердің орташа жылдық өндірісімен салыстырғанда зор үлкеніс. Швециялық электрлік биік пештер сияқты биік пештердің түрлері, отандық көмір қорлары жоқ елдерде дамытылды. Global Energy Monitor мәліметінше, биік пештер көміртегі диоксидінің шығарылымын азайту мақсатындағы климаттық өзгерістерге қарсы шараларды іске асыру үшін қолданудан шығуы мүмкін, бірақ BHP компаниясы бұл пікірмен келіспейді.

Қысқылмен жұмыс істейтін жоғары пеш

Қысқылтекпен үрленетін биік пеш (OBF) процесі энергияны үнемдеу және шығарындыларды азайту мүмкіндіктеріне байланысты теориялық тұрғыдан жан-жақты зерттелген. Бұл тип CCS технологиясымен қолдануға ең ыңғайлы болуы мүмкін. Қазіргі заманғы қорғасынды биік пештердің қабырғалары сумен салқындатылатын болат немесе мыс қаптамаларымен жасалады және олардың бүйір қабырғаларында отқа төзімді қаптамалар болмайды. Пештің түбі – отқа төзімді материалдан (кірпіш немесе отқа төзімді құйма) жасалған отшатыр. Nyrstar Port Pirie қорғасын қорыту зауытында қолданылатын биік пеш, көптеген басқа қорғасынды биік пештерден ерекшеленеді, себебі ол әдеттегі бір қатар түтікшенің орнына екі қатарлы түтікшеге ие. Бұл пештерде өндірілетін мырыш бу фазасынан металл түрінде алынады, ал газ құрамындағы оттегі мырыш тотығының түзілуіне себеп болады. Дегенмен, ISP пештерінің артықшылығы – олар электролиттік мырыш өндіріс орындарына қарағанда қорғасын құрамы жоғары мырыш концентраттарын өңдей алады. Сонымен қатар, өндірілетін металдардың өте аз мөлшері қосалқы, қажет емес өнім болып табылады.

Қазіргі заманғы темір өңдеу

Қазіргі заманғы пештер тиімділікті арттыру үшін көптеген қосымша жабдықтармен жабдықталған, мысалы, баржаларды түсіретін кен сақтау алаңдары. Шикізат кен кешеніне кен көпірлері, теміржол хопперлері және кен тасымалдау вагондары арқылы жеткізіледі. Теміржолға орнатылған таразылар немесе компьютермен басқарылатын салмақ сорғылары әр түрлі шикізатты өлшеп, қажетті ыстық металл мен шлак химиясын қамтамасыз етеді. Шикізат жоғары пештің жоғарғы жағына винчтер немесе конвейерлік ленталармен қозғалатын машина арқылы жеткізіледі. Шикізатты биік пешке салудың әр түрлі тәсілдері бар. Кейбір биік пештерде шикізаттың биік пешке кіруін бақылау үшін екі "қоңырау" қолданылатын "қос қоңырау" жүйесі қолданылады. Екі қоңыраудың мақсаты – жоғары пештегі ыстық газдардың шығынын азайту. Бірінші, шикізат жоғарғы немесе кіші қоңырауға құйылады, содан кейін ол ашылып, зарядты үлкен қоңырауға құяды. Кішкентай қоңырау жоғары пешті герметтеу үшін жабылады, ал үлкен қоңырау материалдарды нақты бөлу үшін айналады, содан кейін зарядты биік пешке жібереді. Жақында "қоңыраусыз" жүйелер қолданыла бастады. Бұл жүйелерде әр шикізатты сақтауға бірнеше бункерлер пайдаланылады, содан кейін ол клапандар арқылы биік пешке шығарылады. Темір өндіруге арналған биік пеш өзі биік құрылым түрінде салынған, отқа төзімді кірпішпен қапталған және төмен түсетін кезде қызған материалдардың кеңеюіне және балқыту басталғанда көлемінің азаюына мүмкіндік беретін бейнеге ие. Кокс, әк және темір кені (темір тотығы) пешке нақты ретпен салынады, бұл газ ағынын және пеш ішіндегі химиялық реакцияларды бақылауға көмектеседі. Төрт "қосылыс" ыстық, лас газдардың көміртек моноксидіне толы бөлігінің пештен шығуына мүмкіндік береді, ал "төгілме клапандары" пештің жоғарғы бөлігін газ қысымының кенеттен өсуінен қорғайды. Газдағы ірі бөлшектер "тоз жинағышқа" орналасады және тазартылған газдың температурасын төмендету үшін газ өзі вентурилік тазартқыштар және/немесе электростатикалық тұндырғыштар мен газ салқындатқыш арқылы өтеді, содан кейін тазартылған газ немесе жүк машинасына құйылады. Қалдық жылу әдетте газдардан жиналады, мысалы, Каупер пеші сияқты жылу алмастырғыштың көмегімен. IEA Green House Gas R&D бағдарламасы (IEAGHG) интеграцияланған болат зауытында 70% тікелей биік пеш газынан (BFG) алынатынын көрсетті. BFG-ге жылу алмасу процесіне жібермес бұрын көміртегіді ұстау технологиясын қолдануға болады. 2000 жылы IEAGHG химиялық сіңіруді пайдалану арқылы BFG-ді ұстау үшін 35$/т шығынға дейін жететінін есептеді (көлік пен сақтау үшін қосымша 8–20$/т қажет болады). Бұл зауыттағы барлық болат өндірісін 15–20% қымбаттатуы мүмкін.

Қоршаған ортаға әсері

Нәтижелер көрсеткендей, жаһандық жылыну әлеуеті және қышқылдану әлеуеті ең маңызды экологиялық әсерлер болып табылады. Орташа есеп бойынша, бір тонна болат өндіру 1,8 тонна шығарынды тудырады. Дегенмен, жоғары газды қайта өңдеуге арналған доменді пешті (TGRBF) пайдаланатын және бір тонна болат өндіретін болат зауыты, TGRBF-тің қайта өңдеу деңгейіне байланысты 0,8 тоннадан 1,3 тоннаға дейін шығарынды тудырады.

Музейлік нысандар ретінде пайдаланылмайтын биік пештер

Көп жылдар бойы, пайдалыны тоқтатқан домна пешін бұзу және оны жаңа, жақсартылған пешпен алмастыру немесе аумақты басқа мақсаттар үшін босату үшін бүкіл нысанды бұзу қалыпты жағдай болды. Соңғы онжылдықтарда бірнеше ел домна пештерін өнеркәсіптік тарихының маңызды бөлігі ретінде тануға келді. Бұрынғы тоқтап тұрған металлургиялық зауыттарды бұрғанның орнына, олар мұражайларға айналдырылды немесе көп функциялы парктеріне енгізілді. Сақталған тарихи домна пештердің ең көп саны Германияда кездеседі; мұндай нысандар Испанияда, Францияда, Чехияда, Ұлыбританияда, Жапонияда, Люксембургте, Польшада, Румынияда, Мексикада, Ресейде және АҚШ-та да бар.