Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Металлургия -> Линчевский Б.В. -> "Металлургия черных металлов" -> 26

Металлургия черных металлов - Линчевский Б.В.

Линчевский Б.В., Соболевский А.Л., Кальменев А.А. Металлургия черных металлов: Учебник для техникумов — М.: Металлургия, 1986. — 360 c.
Скачать (прямая ссылка): chernye-metally.djvu
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 127 >> Следующая

68
лива — коксика, а не высококачественного металлургического кокса. Известняк или доломит загружают в печь в незначительных количествах для поддержания необходимой основности шлака, т. е. необходимого содержания в шлаке извести.
§ 5. Восстановление оксидов железа
Восстановлением называют процесс отнятия кислорода от оксида и получение из него элемента или оксида с меньшим содержанием кислорода. При этом кислород переходит к веществу, которое окисляется. Такое вещество называется восстановителем. В процессе восстановления одно вещество восстанавливается (теряет кислород), другое окисляется (приобретает кислород). Оба процесса идут параллельно по уравнению: А1еО+В = =А1е-\-ВО, где В — восстановитель, МеО — оксид, Ме — восстановленный металл, ВО — оксид восстановителя. Восстановителем может> быть элемент или вещество, обладающее большим сродством к кислороду, чем металл оксида, например углерод или кремний по отношению к железу. Чем большим сродством к кислороду обладает элемент, тем более сильным восстановителем является. В доменной печи восстановителями служат углерод кокса, оксид углерода — СО и водород. Рассмотрим основные процессы, связанные с восстановлением оксидов железа.
По теории академика А. А. Байкова восстановление оксидов протекает ступенчато: от высших к низшим. При температуре >570°С восстановление проходит следующие стадии: Ре2Оз-^Рез04->-РеО->-Ре; при температуре <570°С: Ре20з^Ре304-^Ре.
Восстановление твердым углеродом называется прямым, а восстановление газами — косвенным. Прямое восстановление состоит из двух стадий: косвенного восстановления и реакции взаимодействия С02 с углеродом:
МеО+СО=Ме+С02 +
С02+С = 2СО МеО+С=Ме+СО
Под прямым восстановлением следует понимать не только восстановление оксидов благодаря непосредствен-
69
ному контакту кусков агломерата или руды с кусками кокса, а вообще участие твердого углерода и его расходование на восстановление оксидов.
С развитием реакций прямого восстановления количество углерода, достигающего зоны фурм, уменьшается. Косвенное восстановление оксидов железа оксидом углерода СО при температуре >570°С протекает по следующим реакциям:
ЗРе203 + СО = 2Ре304 + С02 — 53740 Дж; (1)
Ре304 + СО = ЗРеО + С02 + 36680 Дж; (2)
РеО + СО = Ре + С02 — 16060 Дж. (3)
Реакции (1) и (3) протекают с выделением тепла, а реакция (2) — с поглощением тепла. При температуре <570°С имеет место реакция (1) и реакция Ре304-}-+4СО=ЗРе+4С02—11480 Дж, также протекающая с выделением тепла.
Наиболее'легко восстановимым оксидом железа является Ре203. При нагреве кусков руды или агломерата до 300—350 °С Ре203 восстанавливается до Ре304. Поскольку в современном доменном процессе используется агломерат, не содержащий Ре203, то реакция (1) в доменной печи практически не имеет места. Магнитный оксид железа также легко восстанавливается в доменной печи. Расчеты показывают, что Ре304 должна была бы восстанавливаться газами еще на колошнике печи. Однако процесс восстановления требует времени, поэтому восстановление Ре304 продолжается на более низких горизонтах печи, при опускании проплавляемых материалов в зоны с более высокой температурой и более высоким содержанием СО в газе. По лабораторным данным, восстановление химически чистого магнитного железняка в чистом СО начинается при 450 °С. В доменной печи эта температура .должна быть выше, так как СО смешан с С02 и парциальное давление СО невысокое. Кроме того, реакция (2), по которой протекает восстановление Ре304, эндотермич-на. После восстановления магнитного оксида железа начинается восстановление РеО. Этот процесс сопровождается выделением тепла. Образование металлического железа в результате взаимодействия РеО с СО в условиях доменной печи начинается при 750—800 °С или ранее, ¦когда куски руды или агломерата оказываются в нижней части шихты. Но восстановление РеО не успевает
завершиться в шахте доменной печи и продолжается в области распара при более высокой температуре. На уровне распара и даже несколько выше его в восстановлении РеО участвует раскаленный кокс. При этом протекают одновременно реакции РеО-г-СО=Ре-}-С02; С02-}-+ С=2СО.
При температуре >900 °С взаимодействие С02 с углеродом кокса приводит к тому, что весь диоксид углерода, появляющийся в ходе восстановления РеО оксидом углерода СО, реагирует с твердым углеродом и вновь превращается в оксид углерода СО. Поскольку оба процесса идут одновременно, то их можно представить в виде суммарной реакции РеО + С=Ре-}-СО, которую называют реакцией прямого восстановления. Как уже было сказано, для восстановления РеО углеродом не требуется прямого контакта частиц оксидов и кокса. Отнятие кислорода от РеО может совершаться оксидом углерода внутри кусков агломерата, а выделяющийся при этом С02 будет реагировать затем с коксом вне куска агломерата или РУДЫ.
Восстановление РеО твердым углеродом сопровождается поглощением теплоты. Чем выше температура кусков агломерата и кокса, чем больше тепла к ним подводится, тем активнее будут проходить реакции восстановления. На основании опытных данных можно сказать, что восстановление РеО твердым углеродом, начавшееся на уровне распара, заканчивается в верхней части заплечиков или несколько ниже. К этому моменту материалы нагреваются до 1200—1300°С. Большую роль в развитии теории доменного процесса сыграли работы академика М. А. Павлова, который впервые установил количественные соотношения между прямым и косвенным восстановлением оксидов железа. Прямым восстановлением в доменной печи получается 20—50 % железа. Прямое восстановление железа углеродом менее желательно, чем косвенное, так как требует большего расхода кокса. Для развития реакций косвенного восстановления необходимо использовать в доменной печи природный газ, повышать равномерность распределения материалов и газов в печи, соответствующим образом подготавливать шихту, в этом случае степень прямого восстановления может быть снижена до 20—30 %. В восстановлении оксидов железа принимает участие и водород. Водород в доменной печи образуется в результате разложения метана и паров воды, содержащейся в ших-
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 127 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама