- •Доменное Физические процессы
- •Качественно-количественная схема доменного процесса. Материальный баланс доменной плавки.
- •Структура столба доменной шихты
- •3. Роль кокса в доменной плавке. Качественная оценка расхода углерода кокса в доменном процессе. Механизм горения кокса у фурм.
- •4. Структура фурменной зоны: изменение температуры и состава газа по длине зоны горения. Определение теоретической температуры горения и факторы её определяющие.
- •Движение шихты и газов в доменной печи. Причины, уменьшающие объем шихты.
- •6. Основные положения теории акад. А. А. Байкова. Современные представления о механизме восстановления металлов из оксидов углеродом.
- •7. Теплообмен в доменной печи. Понятие о водяных эквивалентах.
- •8. Тепловой баланс доменной плавки. Содержание основных статей. Факторы, влияющие на расход топлива.
- •10 М3/т чугуна
- •9. Показатели работы доменных печей. Методы интенсификации процесса. Продукция доменного производства.
- •10. Шлаковый режим доменной плавки. Процессы образования шлака в доменной плавке.
- •11. Теория строения шлаковых расплавов. Основные свойства шлаков. Уравнение Ньютона и Ле-Шателье для определения вязкости.
- •10 20 30 40
- •12. Методы расчета состава доменной шихты.
- •Химические процессы
- •6. Поведение p, Ni, Cu, As в доменной плавке.
- •7. Поведение цинка и свинца в доменной печи.
- •8. Поведение Mn, Si, Cr в доменной плавке.
- •9. Особенности доменной плавки титаномагнетитов. Восстановление ванадия и титана.
- •10. Поведение щелочных металлов в доменной печи.
- •11. Поведение серы в доменном процессе: источники её поступления, основные реакции, распределение серы между продуктами плавки. Коэффициент распределения серы.
- •12. Науглероживание железа в доменном процессе. Процессы образования чугуна. Формирование окончательного состава чугуна в горне.
6. Основные положения теории акад. А. А. Байкова. Современные представления о механизме восстановления металлов из оксидов углеродом.
Отправные положения для объяснения процессов и механизма восстановления оксидов любых металлов разработаные акад. Байковым. Суть его теории сводится к двум основным принципам:
процесс восстановления от высшей степени оксиленности металла к нулевой протекает последовательно путем постепенного понижения валентности металла и через образование его промежуточных более низших окислов;
процесс восстановления, осуществляемый одновременно воздействием нагрева и восстановителя , представляет собой совокупность двух одновременно совершающихся превращений: диссоциации окисла и соединения кислорода с восстановителем с образованием нового окисла с меньшей в данных условиях упругостью диссоциации.
Порядок последовательного протекания диссоциационно-адсорбционного механизма:
диссоциациия оксидов металлов и образование на поверхности частиц оксидов хемосорбированных и адсорбированных подслоев собственного кислорода;
электронная эмиссия на поверхности твердых редукционных реагентов (С) и выделение или изменение орбиталей валентных электронов на молекулах газовых редукционеров, адсорбированных на наружную поверхность оксидных частиц;
перенос электронов от доноров — редукционных реагентов к акцептору — диссоциированному адсорбированному и хемосорбированному кислороду , образование противоположно заряженных ионов.
возникновение электростатических сил притяжения между ионами, вызывающих сближение их и образование нейтральной молекулы газа;
сопоставление упругостей диссоциации оксидов метлла и оксидов образующихся молекул газа.
Дальнейшее изменение состава и количества газов будет зависеть от дополнительных факторов, например, избытка углерода.
7. Теплообмен в доменной печи. Понятие о водяных эквивалентах.
Распределение температур в слое шихты является одним из важнейших условий, которое определяет процесс доменной плавки. Распределение температур в слое шихты целиком зависит от теплообмена между газом-теплоносителем и шихтой.
Основное тепло выделяется в горне печи в процессе горения топлива. Выделяющееся тепло не может быть полностью освоенным нижней частью печи, и значительная доля тепла передается в верхние зоны. В условиях доменной плавки теплоносителем является газ, который образуется у фурм печи. Поглотителями тепла являются твердая шихта и расплавы чугуна и шлака.
Теплопередача в слое кусковых материалов шихты осуществляется конвекцией, излучением и теплопроводностью. Конвекция — основной вид теплопередачи от газов к твердым материалам (она имеет преобладающее значение в передачи тепла от газов кускам шихты, так как расстояние между кусками весьма мало и тепловое излучение невелико). Излучение играет большую роль в зоне фурм, где развивается высокая температура в результате горения топлива. Теплопроводность имеет место при прогреве куска материала шихты от поверхности к центру.
Теплообмен в различных зонах печи протекает по-разному. Согласно современной теории теплообмена, в доменной печи существуют три ступени теплообмена: верхняя (теплообмен происходит в условиях > Wm и тепло газа используется не полностью), нижняя ^г < Wrn — здесь наблюдается самый интенсивный теплообмен), а также зона умеренных температур, которую называют резервной зоной (в средней зоне теплообмен происходит вследствие протекающих в ней экзотермических реакций).
Из графика видно, что в верхней и нижней зонах печи на единицу высоты печи температура снижается сильнее, чем средней зоне. В зонах печи температура газа выше, чем температура шихты. Это свидетельствует о том, что теплообмен в нижней и верхней частях печи протекает более интенсивно, чем в средней зоне.
Среднюю по высоте часть печи называют резервной или холостой зоной. Здесь температура шихты и газа незначительно отличаются друг от друга.
Степень незавершенности теплообмена — минимальная разность температур газа и шихты.
Водяные эквиваленты. Характер теплообмена между газом и кусками шихты зависит от соотношения их водяных эквивалентов.
Водяным эквивалентом газа (или шихты) называют произведение массы или объема часового расхода потока газа (шихты) на удельную теплоемкость вещества потока:
W = GC,
где G — расход газа или шихты; С — теплоемкость газа или шихты.
Водяной эквивалент — количество тепла, необходимое для изменения температуры данного потока на 1 градус.
Если водяной эквивалент газового потока больше водяного эквивалента потока шихты, то есть Wг > Wrn, то температура шихты достигает начальной температуры теплоносителя (газа) Т'г, а теплоноситель выходит из теплообменника с температурой Т''г.
Когда водяной эквивалент шихты больше водяного эквивалента газа, то есть Wrn > W^ газы отдают все свое тепло шихте и охлаждаются до температуры поступающей шихты Тш. Однако этого тепла не хватает, чтобы нагреть шихту до начальной температуры газов. Шихта после теплообмена будет недогретой, ее температура Тш будет ниже температуры поступающих в шахту газов Тг.
Итак, тепло нагретого дутья полностью используется в нижней части печи, поскольку здесь Wг < Wrn и происходит интенсивный теплообмен; введение кислорода в дутье или уменьшение удельного расхода кокса снижает температуру колошника благодаря тому, что уменьшается количество газов и W^