|
Бескоксовая металлургия железа - Кожевников И.Ю.Скачать (прямая ссылка):  ^ 85 — 90%), когда температурно-тепловые условия процесса и изменение состава уже не лимитируют его протекание. Установленные закономерности изменения степени и скорости восстановления рудно-угольных окатышей тождественны анало- гичным зависимостям для типичного топохимического процесса. Однако это лишь формальное совпадение, не имеющее ничего общего с различным характером физико-химических превращений, совершающихся при топохимическом и фронтально-слоевом про- цессах. Фронтально-слоевой процесс относится к процессам зонального типа, при которых в отличие от восстановления рудных кусков газами в реакционном слое нет размежевания ступеней восстано- вления на четкие межфазные границы ре203/Ре304, Ре304/ТеО и РеО/Те, хотя для отдельных рудных частиц слоя сохраняется последовательность превращений Ре304 —» РеО —> Ре. В резуль- тате возникает пространственная дифференциация ступеней вос- становления в различных слоях, определяемая температурно- тепловыми условиями процесса. Полученные данные позволили также оценить порядок реак- ции прямого восстановления закиси железа. Это оказалось воз- можным благодаря тому, что при соотношении скоростей реакций прямого восстановления, когда Уре2о3 > ирео, протекание про- цесса РеО —> Ре не будет лимитироваться расходом закиси же- леза. 229 -0,4 '-0.8 -1,2 1 л \ ¦ 0 3 2 0 12 3 4 Время, пин Рис. 87. Зависимость 1?—е^'т 1дк -ом -0,8 ¦1.2 -1.6 •2,0 |- (ГУ 3 ¦ о 1 • 2 V от про- ??УпоИДельности восстановления при 1341) С для окатышей различного диа- метра: /-?8 мм; 2-14 мм; 3-10 мм; 4-7,5 мм В координатах ^ (Ре°)т. 5.0 5,4 5,8 6,2 6,6 Рис. 88. Зависимость 1^ Д" от тем- пературы: / — данные [379]; 2 — данные ав- тора ,р-~г--т экспериментальные данные удовлетворительно укладываются на прямые линии (рис. 87). Следовательно, реакция РеО(тв) + С = Ре(тв) + СО является реакцией первого порядка. Как и следовало ожидать, константа скорости этой реакции К оказалась зависящей не только от температуры опыта, но и от размера окатыша. При 1340° С значения К изменяются в следующих пределах: О, мм .... 18,0 14,0 К, сек'1 . . . 0,004 0,006 10,0 0,010 7,5 0,025 Наличие обратно пропорциональной зависимости между кажу- щейся константой скорости реакции и диаметром окатыша сви- детельствует об изменении истинной температуры реакционного слоя, в котором протекает процесс восстановления. Для окатышей диаметром 7,5 мм, размер которых близок к критическому, вели- чины константы скорости реакции К для 1250 и 1340° С состав- ляют 0,012 и 0,025 сек-1 соответственно. Используя эти значе- ния К, а также данные других исследований [379, 4171, можно описать температурную зависимость (рис. 88) следующим выра- жением: 49000 5,10. (80) 4,5757 Энергия активации реакции прямого восстановления закиси рГг-к I ™еРдьш У^еродом ?Ре0, с равна 49000 кал/моль, т. е весьма близка к энергии активации реакции газификации твер- 230 дого углерода в форме кокса Ес, сог, которая равна 51 600 кал/моль [58]. Следовательно, лимитирующим звеном процесса прямого восстановления закиси железа является реакция газификации твердого углерода. По температурной зависимости константы скорости реакции (рис. 88) и полученным значениям К для окатышей диаметром бо- лее 7,5 мм можно ориентировочно оценить средние температуры реакционных слоев. Так, для окатышей диаметром 18, 14 и 10 мм для температуры восстановления 1340' С они оказались равными 1150, 1190 и 1240° С соответственно. «Средние» температуры реак- ционных слоев являются условными, так как в ходе процесса восстановления изменяются перепад и абсолютные значения тем- ператур. 4. ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ И ТЕПЛОВЫЕ УСЛОВИЯ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ Экспериментальное определение температурного градиента в процессе восстановления рудно-угольных окатышей при высоких температурах представляет известные трудности. Сделана по- пытка [523] определить скорость нагрева и изменения температуры внутренних слоев окатышей диаметром 5—20 мм при температу- рах опыта до 1250^ С. Известны также теоретические работы [19, 67, 540, 541], цель которых состояла в том, чтобы оценить влияние интенсивности теплового потока на скорость развития эндотермических про- цессов в кусковых материалах (диссоциации карбонатов, газифи- кации углей и т. д.). Д. К- Коллеров [541 ], используя физическую модель подобного процесса, получил зависимости, которые удовле- творительно описывают экспериментальные данные. К аналогич- ным соотношениям пришли В. К. Иванов и П. В. Гельд 1540]. Автор совместно с И. И. Гультяй экспериментально определил
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
