|
Бескоксовая металлургия железа - Кожевников И.Ю.Скачать (прямая ссылка):  чительно ниже температур плавления руд и золы угля. 118 119 При использовании тонкоизмельченных рудно-угольно-флюсо- вых смесей в большей или меньшей степени возможно развитие процесса плавления руды и шлакообразования, что не поддается строгому количественному определению и можно оценить лишь качественно по ряду косвенных признаков. .• . , Г Л А В А II , " ¦¦ " п ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ РУД ! Восстановление окислов железа из рудных или шлаковых рас- плавов с использованием газов, твердого углерода или углерода, растворенного в металле, происходит почти во всех металлургиче- ских процессах: доменном, сталеплавильном, а также свинцовой, цинковой и оловянной плавках и др. Однако развитие подобных процессов в доменной и сталеплавильных печах носит весьма огра- ниченный характер. Анализируя многочисленные теоретические и экспериментальные работы, М. А. Павлов [350] делает «. . . важ- нейший для управления ходом (доменной) печи вывод: преду- преждать всеми доступными мерами преждевременное плавление». Осуществление восстановительных процессов по другим техноло- гическим схемам не являются исключением и, по нашему мнению, этот вывод следовало бы распространить и на них. Между тем за последние 10—15 лет был предложен ряд спосо- бов получения жидкого металла из железорудных расплавов, осу- ществляемых путем вдувания газов или с использованием тонко- измельченного угля [351—353], в струе газа [97,316, 344, 354, 355], газа и угля 1132, 358—363], а также за счет растворенного в металле углерода 197,364—371]. Анализ результатов проте- кания процессов восстановления в подобных условиях весьма сложен и поэтому целесообразно прежде всего рассмотреть неко- торое исследование элементарных процессов — термодинамику си- стемы окисный расплав—газ (или твердый углерод) и кинетику плавления и взаимодействия жидких окислов с различными тинами восста нов ителей. I. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ РАСПЛАВОВ ГАЗАМИ Высокие температуры обеспечивают однозначное положитель- ное решение всех вопросов кинетики процессов плавления и вос- становления. В этих условиях также облегчается сложная техни- ческая задача повышения скорости подвода тепла в реакционное пространство, т. е. создаются необходимые теплотехнические усло- вия для форсирования процесса восстановления и увеличения про- изводительности агрегатов. Однако для случая использования газов-восстановителей необходимо прежде всего оценить предель- ное состояние системы окисный расплав—газ, что связано с огра- ничениями работы газов и влиянием изменения состава расплава. При взаимодействии СО или Н2 с рудным расплавом как в слое, так и в струе газа-восстановителя на поверхностях раздела газ— окисный расплав при температурах выше 1535° С протекают реак- ции ''.Л (FeO) + CO=Fe(jK)+C02> Кп= Рс°* ; (22) • ;.{] PcOaFeO ' ' Н (FeO) + Н2 = Few + Н20(г), К,3 = -РН'° • (23) PH2QFeO Термодинамические характеристики этих реакций можно полу- чить с учетом теплоты и энтропии плавления закиси железа и металлического железа, а также теплоты и энтропии смешения за- киси железа с шлаковым расплавом *: РеО(ж) + СО = Fe(,K, + СО,, t±FQ2i = -8450 + 7,917; (24) (FeO) = FeO(JK), - Д^(см) = - 4.575Г lg aFeQ. (25) Следовательно, для реакции (22) получаем Д/^Д/й —A/>m)= -8450 + 7,91 Г -4.575Г lgflFeo- Аналогично для реакции (23) Д^з= 370 — 0,24Г — 4,575rigaFeo- ,,? Peo / Рн о \ 4 Очевидно, что при aFe0 < 1 отношение ^, 2 I или ^ 1 при любой температуре ниже, чем при восстановлении чистой закиси железа. Следовательно, при восстановлении закиси железа из расплава равновесный состав газовой фазы сдвигается в сторону увеличения концентрации окиси углерода (или водорода), т. е. в направлении снижения восстановительной работы газа. Термодинамические расчеты процессов восстановления вы- полнены с учетом изменения активности закиси железа в системе FeO—Si02, по данным [372]. В области концентраций NFe0 от 1,0 до 0,46 и 0,39 соответственно при 1600 и 1700° С в системе FeO—Si02 находится жидкий гомогенный расплав окислов, ха- рактеризующийся отрицательными отключениями от идеальности. * Предполагается, что железо не образует растворов (aFe = 1). 120 121 0,5 0,4 $0,3 ?0.2 0.1 1 \ 1 \ \ 1 1 1 V__ 1rs СО. / 0.5 0.6
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
