- •2.Способы окускования железорудных материалов.
- •3. Технология агломерации железных руд.
- •4. Горение топлива и окислительно-восстановительные процессы при агломерации железных руд.
- •5. Металлургические свойства агломерата
- •7. Технология производства железорудных окатышей
- •8. Формирование сырых окатышей.
- •9. Высокотемпературное упрочнение окатышей.
- •10. Схема производства окатышей.
- •11.Металлургические свойства окатышей
- •13. Термодинамика восстановления оксидов железа.
- •14. Поведение примесных элементов при окусковании
- •15.Прямое и косвенное восстановление в доменной печи.
- •16. Реакция газификации углерода и ее роль в процессах восстановления.
- •17. Связь развития процессов восстановления и расхода кокса
- •18. Механизм процесса восстановления.
- •19. Обогащение дутья кислородом.
- •20. Десульфурация чугуна в доменной печи.
- •21. Внедоменная десульфурация чугуна.
- •22. Вдувание природного газа в горн печи.
- •23. Вдувание мазута в горн печи.
- •24. Вдувание угля в горн печи.
- •25. Профиль доменной печи.
- •27. Получение губчатого железа в шахтных печах.
- •28. Железорудное сырье для процессов металлургии железа.
- •29. Топливо и восстановитель для металлургии железа.
- •30. Получение жидкого металла по схеме «восстановление – плавление».
- •31. Получение жидкого металла по схеме «плавление – восстановление».
- •32. Технико-экономические показатели доменной плавки.
- •33. Классификация способов внедоменного получения металла
- •34. Шлакообразование в доменной печи.
- •35. Нагрев дутья.
- •36. Движение газов и материалов в доменной печи.
- •37. Процессы в горне.
- •38. Поведение p, Si, Mn, V, Cr, Zn, щелочей в доменной печи.
- •39. Повышенное давление в доменной печи.
- •40. Способы обогащения руд.
16. Реакция газификации углерода и ее роль в процессах восстановления.
В присутствии твердого углерода при анализе восстановления оксидов железа следует учитывать равновесие в системе
С—СО— СО2:
СО2 + С = 2СО — 166,32 МДж.
Реакцию называют реакцией газификации углерода,
или реакцией Белла—Будуара. Зависит от давления.Если допустить, что твердое топливо состоит только из углерода, будут справедливы следующие уравнения:
C+ О2 =CО2
СО2 + С = 2СО
С+ Н2О=СО+ Н2
С+ 2Н2=С Н4
Равновесный состав газовой фазы по этой реакции зависит от температуры и давления. С повышением температуры равновесие смещается вправо, а скорость её протекания возрастает и при 950—1000° С она становится настолько высокой, что практически вся образовавшаяся в результате восстановительных реакций СО2 полностью разлагается углеродом с образованием СО. Повышение давления оказывает обратное влияние: равновесный состав равновесной фазы смешается в сторону увеличения СО2.
Три разных процесса влияют на скорость газификации:
-химическая реакция, которая в интервале 600—900 °С является лимитирующей стадией газификации;
-диффузия в порах, влияющая на скорость газификации до 1200°С;
-диффузия в граничном слое.
Основная роль в распределении температур в горящем слое угля принадлежит химическим реакциям, сопровождающимся выделением тепла (окисление) и поглощением его (восстановление С02).
Процесс газификации должен обеспечивать получение газа с высоким содержанием СО+Н2, <3% углеводородов, степенью окисления не более 5% и минимальным количеством серы, характеризоваться высокой степенью газификации углерода и низкой энергоемкостью. Условиями, обеспечивающими эффективность процесса, являются повышенное давление, обеспечивающее высокую удельную производительность самой установки и расположенных за ней скрубберов мокрой очистки; высокая температура газификации, способствующая росту скорости процесса и, соответственно производительности установки и степени газификации углерода, уменьшению содержания вредных побочных продуктов, расплавлению шлака; возможность переработки всех типов углей независимо от их спекаемости.
17. Связь развития процессов восстановления и расхода кокса
ВОССТАНОВЛЕНИЕ — химическая реакция, состоящая в присоединении электронов атомами или нонами, т.е. сопровождающаяся понижением их валентности. В. реакции протекают одновременно с окислительными, поскольку химические элементы, выступающие в роли восстановителей, окисляются, т.е. отдают электроны. Следовательно, определение характера реакции зависит от того, относительно какого химического элемента рассматривается процесс. В теории металлургических процессов чёрной металлургии оценка реакций производится по отношению изменения валентности железа, кремния, марганца, никеля, хрома и других химических элементов, содержащихся в чугуне и стали. Реакции В. совершаются в доменной печи. в сталеплавильном агрегате, на агломерационной машине в слое спекаемой шихты. В доменной печи — это основная реакция, преобразующая железо рудное в металл.
Основными восстановителями в доменной печи являются углерод, моноокснд углерода (СО) и водород.
В. в доменной печи характеризуется целым рядом особенностей, обусловливаемых присутствием кокса и широким диапазоном температур, начиная со 150—200°С (на колошнике) до 1500—2100° С (в горне). Механизм В. оксидов Fe. содержащихся в проплавляемых железорудных материалах, предопределяет непосредственное соприкосновение друг с другом Fe/FeO,FeO/Fe3O4,Fe3O4/Fe2O3
Газообразные продукты В. СО2 и Н2О взаимодействуют с углеродом кокса по реакциям:
СO2+Cк=2CO (2) H2O+Cк=H2+CO (3)
Таким образом, температурный уровень реакций В. железа предопределяет состав газообразных продуктов этих реакций и энергетические затраты на В. При высоких температурах В. идёт с расходом твёрдого углерода и с затратой тепла в связи с эндотермическим характером реакций (2) н (3). Газообразным продуктом реакций В. является СО и Н2. При низких температурах интенсивность этих реакций замедляется, так как равновесный состав газа в системе С—СО—СО2 и Н2—С—Н2О—СО смешается в сторону увеличения содержания С02 (при температурах ниже 810° С образующийся при В. Н2Опар частично разлагается СО ).