3.2.5 Порівняння прямого і посереднього (непрямого) відновлення, переваги і недоліки кожного

Головні відмінності прямого і посереднього відновлення:

1. Реакції йдуть переважно в різних зонах по висоті печі. В нижніх високотемпературних зонах йде пряме відновлення, у верхніх – непряме.

2. Відмінність газів – продуктів реакцій. Продуктом прямого відновлення є CO, котрий в подальшому може пряимати участь в непрямому відновленні. Продуктами непрямого відновлення є CO₂ і H₂O_пара, які знижують відновлюючу здатність пічного газу.

3. Різниця у витратах вуглецю на протікання реакцій. Витрати C на пряме відновлення нижче, ніж в реакціях посереднього, де коефіцієнти k,m і n завжди більші одиниці.

4. Відмінність у витратах тепла на відновленя. Пряме відновлення супроводжується більшою витратою тепла, непряме – невеликою витратою (при відновленні за допомогою H₂) або навіть виділенням тепла (при відновленні CO).

Виходячи із відмінності теплових ефектів прямого і посереднього відновлення, Грюнер (Франція, 1872 р.) прийшов до висновку, що мінімальна витрата вуглецю в доменній печі може бути досягнена при 100 % посереднього відновлення – ”ідеальному ході”.

Кореваар (Голандія), виходячи із відмінності у витратах вуглецю на пряме і посередне відновлення, вважав, що мінімальну витрату вуглецю можна досягти при відновленні всього заліза тільки прямим шляхом (100 % відновлення за рахунок вуглецю).

М.О. Павлов (Росія, 1894 р.) стверджував, що мінімальна витрата коксу досягається при певному співвідношенні прямого і посереднього відновлення в доменній печі.

Сучасна точка зору – кожний із дослідників був правий у визначеній мірі. Коли в процесі вдосконалення доменної технології вдавалося знизити потребу процесу у вуглеці-відновлювачі, то зменшувалися пряме відновлення і витрата коксу, що підтверджувало теорію Грюнера. Якщо в результаті впровадження прогресивних заходів зменшувалася потреба у вуглеці-теплоносії, тоді зростало пряме відновлення і знижувалася витрата коксу в підтвердження поглядів Кореваара і Павлова.

В якості показників відносного розвитку прямого відновлення використовуються наступні критерії.:

1) степінь прямого відновлення заліза за М.О. Павловим (r_d) – частка окисленого заліза, що відновлюється із FeO прямим шляхом;

2) частка всього кисню відновлюваних оксидів, що переходить в газ у вигляді монооксиду вуглецю ( за О.М.Раммом);

3) частка всього газифікованого кисню шихти, що переходить в газ у вигляді СО (R_d за О.М.Раммом).

Відповідні показники посереднього відновлення отримуються відняттям від одиниці

r_і = 1 -r_d; R_і = 1 -R_d;

Зниження степені прямого енерговитратного відновлення і за цей рахунок – зниження питомої витрати коксу. Можливі за рахунок підготовки залізорудних матеріалів і повного їх офлюсування, сортування агломерату із видаленням дрібняку, регулювання газопотоків, вдування добавок, які містять водень (природного, коксового газу, мазуту, тощо). За рахунок участі H₂ в посередньому відновленні при вдуванні вуглеводнів r_d знижується з 0,4-0,5 до 0,2-0,3.