48. Где происходит окисление ранее восстановленных элементов и их повторное восстановление? Напишите соответствующие уравнения реакций.

При рассмотрении состава газовой фазы в окислительных зонах оказывается, что в газах кислорода всегда меньше, чем вносится с дутьем через фурмы. За пределами окислительной зоны избыток кислорода против внесенного дутьем постепенно возрастает соответственно возрастанию содержания CO в газе. Это может быть объяснено тем, что свободный кислород и кислород углекислоты может окислять близ фурм не только углерод горючего, но и железо, кремний, марганец, углерод и фосфор, содержащиеся в чугуне. В окислительной зоне часть элементов чугуна окисляется и переходит в шлак и газ. За пределами окислительной зоны, в восстановительной среде, все окисленные ранее и перешедшие в шлак элементы повторно восстанавливаются твердым углеродом с образованием CO, которая присоединяется к газу окислительной зоны, вследствие чего увеличивается содержание кислорода (в виде CO) в газе восстановительной зоны горна. Кислород из газовой фазы окислительной зоны как бы переносится в фазу восстановительной зоны, причем его поступление должно быть больше убыли его из газовой фазы окислительных зон, потому что в восстановительной среде восстанавливаются элементы не только из окислов, поступивших туда из окислительных зон, но и из окислов, прибывших в горн из вышележащих областей печи.

Сера может также выгорать в окислительной зоне; но в между-фурменном пространстве и на оси шлаковой фурмы содержание ее намного выше, чем на выпуске. Следовательно, удаление серы происходит при взаимодействии окончательного шлака с чугуном, по-видимому, при прохождении его капель через толщу шлака, а частично на поверхности соприкосновения чугуна со шлаком.

М.А. Павлов показал, что в печи в целом от этого тепло не теряется: если какой-нибудь элемент восстанавливается в восстановительной зоне повторно, то в окислительной он окислился; следовательно, сколько тепла расходуется на диссоциацию окисла в восстановительной зоне, столько же его выделяется при окислении элемента в окислительной зоне. Так как из окислительной зоны в восстановительную притекают горячие газы именно оттуда, где тепло при окислении выделилось, то на повторное восстановление не требуется дополнительного тепла. Более того, так как это процесс не диссоциации (МeO → Ме + 1/2О2), а восстановления (MeO + C → Мe + CO), то он потребляет тепла меньше, чем выделяется в окислительной зоне. Следовательно, окисление элементов у фурм и их повторное восстановление вне окислительных зон есть один из видов окисления углерода на горизонте фурм (в конечном счете С + 1/2O2 → СО), идущий в общем с выделением тепла. Однако из сказанного не следует, что глубокая и широкая окислительная зона всегда соответствует быстрому ходу печи, а ограниченная зона — тугому ходу. И.А. Сучков и Н.Н. Чернов, а до них — Я.М. Гольмшток и M.Я. Остроухов показали, что иногда значительное распространение окислительной зоны в глубь горна может оказаться следствием плохой газопроницаемости столба вышележащих материалов и связано, таким образом, с неровным ходом печи и неравномерным газораспределением.