|
Бескоксовая металлургия железа - Кожевников И.Ю.Скачать (прямая ссылка):  может также встретить большие затруднения вследствие непре- рывного изменения физических свойств гетерогенной среды. На- пример, А. Н. Вольский 1356] считает, что осуществить практи- чески этот процесс, сохраняя шлак из FeO и Si02 в виде расплава, невозможно. Необходимо учитывать, что изменение физических свойств расплава по мере восстановления из него окислов железа будет влиять на скорость процесса. Серьезные технические затруд- нения может встретить также организация подвода тепла к локаль- ным участкам восстановления при неравномерном и случайном их распределении по объему расплава. Несмотря на более прочную связь Si, Мп и Сг с кислородом, чем железа, восстановление этих металлов, как было показано выше, облегчается образованием растворов с железом. Однако в ки- нетическом отношении ход этих процессов существенно разли- чается, что позволяет выявить основные условия селективного извлечения железа. В большинстве исследований рассматривается кинетика пере- хода кремния и марганца из окисных расплавов в насыщенное углеродом железо. Н. И. Красавцев [385], изучая восстановление кремния из синтетических шлаков доменного типа при 1400—1500 С, уста- новил, что ускорение весьма медленного процесса наблюдается с повышением температуры и уменьшением основности шлака. Достигаемое в течение 1 ч содержание кремния в металле обычно не превышало 3%; при 1400 1500° С и основности шлака RO/$>'\02 — = 0,86-^-0,99 не более 0,69%. Поэтому Н. И. Красавцев пришел к заключению, что основная масса кремния в доменной печи вос- станавливается не из жидкого шлака, а из кремнезема руды до офлюсовывания ее известью. Развитие процесса по такой схеме возможно при относительно более низких температурах, если вос- становление кремния сопровождается образованием растворов Fe—Si. Изучая восстановление шлаков доменного типа углеродом, растворен- ным в металле, А. П. Любан [402] установил наличие предела восстано- вления кремния, который достигается при 1450—1550° С через 1,5—2 ч (рис. 42). Степень восстановления CaSi03 углеродом в присутствии же- леза при 1600° С составляла всего Д. Фултон и Д. Чипман [386], ис- следуя кинетику перехода кремния из жидких синтетических шлаков систем СаО—БЮ.^—А120., и СаО—БЮ, в на- сыщенное углеродом железо при О 30 60 90 120 150 воепя.пцн Рис. 42. Степень восстановления кремнезема (сплошные линии) и со- держание кремния в металле (штри- ховые линии) 139 138 i600—1700°С, зафиксировали низкую скорость процесс! несла- бое влияние интенсивности механического перемешивания и 0ар- ботажа шлака выделяющейся окисью углерода. . ¦ Скорость реакции (Si02) +2 [С1нас = [Si] + 2СО ¦ (55> описывается уравнением • - ¦ __i|s<°i_ = f (kCSiot-k'Csi), " (56) ах где ?I«sio2 — число молей SiOo, реагирующих за время dx; F — площадь поверхности раздела металл—шлак; •' С — молярные (атомные) концентрации; ¦ k .и /г' — константы скорости прямой и обратной реакций. Из соотношения (56) следует прямо пропорциональная зави- симость скорости процесса от площади поверхности раздела шлак— металл. Однако в подобных условиях эксперимента равновесие распределения кремния в системе металл—шлак не достигалось даже при выдержке в течение 10 ч. Данные табл. 22 также под- тверждают весьма медленное развитие процесса Si02(TB) -\- [С| при наличии предельно кислых шлаков, хотя при этом достигае- мая концентрация кремния в металле возрастает. В наших опы- тах [3841 восстановление кремния из маложелезистых шлаков основностью CaO/Si02 = 1,Он-1,6 завершалось в течение 5—10 ч (табл. 22), а концентрация кремния в насыщенном углеродном железе при 1420—1480° С достигала величин порядка 0,5—1,5%. Здесь необходимо подчеркнуть, что под «равновесием распределе- ния» или «пределом восстановления» следует подразумевать прак- тически достигаемые величины, а не термодинамическую завер- шенность необратимого процесса (Si02) f С. В. М. Щедрин [381 I экспериментально определил равновесные концентрации кремния в железе при реакции SiO,,TB) -1-2С = [Sil +2СО, (40) осуществляемой путем восстановления тройной смеси из кварце- вого стекла, древесного угля и электролитического железа при 1300—1500° С и атмосферном давлении окиси углерода. Сопостав- ление полученных результатов: i, "С 1300 1350 1400 1450 1500 [% Si] 0,56—2,42 2,83 7,28—8,16 13,77 17,30—21,36 1% С] 3,2—4,3 3,5 1,3—3,0 1,24 1,3—2,0 с данными табл. 22 по содержанию кремния в углеродистом ме- талле свидетельствует о том, что, по крайней мере, в работе 1382] за 2,5—3 ч не достигалось равновесие реакции (40). При этом в опы-
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
