29. Начертите и объясните диаграмму зависимости расхода кокса от степени развития прямого восстановления железа.

Линии А₁Q, A₂Q₂, A₃Q₃ характеризируют расход углерода теплоносителя при различных условиях.

Линии А₁В₁, А₂В₂ характеризируют расход углерода восстановителя при увеличении степени прямого восстановления.

Таким образом для любых условий процесса существует такое соотношение между прямым и косвенным восстановлением при котором С полностью используется как теплоноситель и как восстановитель. Этим условиям соответствуют линии минимальной степени прямого восстановления и линии расхода кокса. В современных условиях (без вдувания водородсодерж. добавок) ДП работают с r_d=0,4-0,5,в то время как минимальная степень восстановления составляет 0,2-0,4. При вдувании водородосодерж. добавок H₂ замещает часть СО в реакциях косвенного восстановления и соотвественно степень r_d снижается до 0,2-0,3.

30.Опишите возможные пути снижения расхода кокса и объясните, как они изменят оптимальное соотношение развития прямого и косвенного восстановления.

При определенном соотношении прямого и косвенного восстановления, расход кокса будет минимальным. Для любых условий процесса существует такое соотношение между прямым и косвенным восстановлением при котором углерод используется как теплоноситель и как восстановитель. Этим условием соответствует минимальная степень прямого восстановления и минимальный расход кокса. В современных условиях плавки (без вдувания водородсодержащих добавок) ДП работает с степенью прямого восстановления 0,4-0,5.

31.Опишите механизм и кинетику восстановления оксидов железа газами.

Механизм и кинетика реакции косвенного восстановления в ДП объясняется адсорбционно- автокалалитической теорией в соответствии с которой взаимодействие восстановителя с атомами кислорода происходит на поверхности твердой фазы или в порах куска твердого вещества на границе раздела фаз оксид- газ.

Восстановление протекает в три стадии:

1) Адсорбция газа-восстановителя на реакционной поверхности восстанавливаемого твердого оксида MnO+B_г= MnO*B_адс.

2) Отсчепление атома кислорода от оксида и соединения его с адсорбционными молекулами газа-восстановителя с образованием оксида восстановителя и перестройкой кристаллической решетки оксида металла в решетку металла.

MnO*B_адс.= Mn_тв.*ВО_адс.

3) Десорбция оксида восстановилтеля в газовую фазу

Me_ТВ.*ВО= Ме+ВО_г

Длительность процесса определяется протеканием наиболее медленной стадии.

32. Напишите реакции восстановления окислов марганца и сравните восстановление марганца с восстановлением железа в доменной печи.

В шихтовых материалах Mn находится в виде оксидов MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄, MnO.

Восстановление MnO:

3MnO₂+2CO=2CO₂+425,379

3Mn₂O₃+CO=2Mn₃O₄=CO₂+170,237

Mn₃O₄+mCO=3MnO+CO₂+(m-1)CO+54,916

Оксид MnO восстанавливается исключительно твердым углеродом при температурах свыше 1100^оС:

MnO+C=Mn+CO-287,382

В условиях доменной печи в чугун восстанавливается лишь часть марганца шихты, некеторое кол-во марганца в виде MnO переходит в шлак и в виде Mn₃O₄ уносится газами. Степень восстановления оксида марганца возрастает также с повышением основности шлака.

Восстановление оксидов железа является основной целью доменной плавки , т.к. в обычном передельном чугуне содержится 93-95% железа. В ДП железо может восстанавливаться из окислов Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe.