24. Сравнение металлургических свойств агломерата и окатышей.

Основным преимуществом окатышей является прочность в холодном состоянии, что позволяет транспортировать их на большие расстояния. Поэтому в окатышах, загружаемых в доменную печь, содержится меньше мелочи, чем в агломерате. Значительно выше в окатышах и содержание железа. Однако меньшая окисленность и большее количество связки в агломерате обеспечивает его более высокую прочность при восстановлении. Агломерат по сравнению с окатышами дает меньше мелочи при восстановлении в доменной печи. Таким образом, содержание мелочи в шахте печи при проплавке агломерата и окатышей выравнивается. Однако эффективность плавки на окатышах несколько снижается из-за того, что при их восстановлении образуется большее по сравнению с агломератом количество пылеватой фракции, затрудняющей процессы в шахте печи. Поэтому более высокое содержание железа в окатышах используется менее эффективно, чем можно было бы ожидать. Повышение содержания железа в окатышах на 1% приводит к росту производительности и снижению расхода кокса на 1-1,5%, вместо 1,5-2,5% при проплавке агломерата. Восстановимость окатышей по сравнению с агломератом выше, а содержание серы при равной основности больше. При выборе метода окускования железорудных материалов следует учитывать такие обстоятельства, как удаленность горнодобывающего предприятия от потребителя, наличие в руде вредных примесей, толщину помола и др.

25. Термодинамика восстановления окислов железа

Восстановление оксидов металлов, имеющих несколько степеней окисления, происходит последовательно. Так, восстановление оксидов железа водородом при температурах выше 570°С (843 К) происходит в соответствии с реакциями: 3Fe₂0₃ + H₂=2Fe₃O₄+Н_гO, (-12890 Дж); Fe₃O₄ + H₂=3FeO + Н_гO, (77520 Дж); FeO + H₂=Fe + Н₂О, (24790 Дж)

При температурах ниже 570°С, когда вюстит становится термодинамически неустойчивым, восстановление FезО₄ происходит до железа: ¼ Fe₃0₄ + Н₂ = ³/₄Fe + Н₂О ,(37970 Дж).

Основные различия термодинамики восстановления окислов железа окисью водорода и углеродом следующие. При температуре ниже 810^оС водород как восстановитель слабее окиси углерода, его равновесная концентрация больше, чем равновесная концентрация окиси углерода. Выше 810^оС Водород становится более сильным восстановителем. Восстановление окислов железа твердым углеродом возможно по следующим реакциям: 3Fe₂0₃ + С=2Fe₃O₄+СO, (129,07 МДж), Fe₃O₄ + С=3FeO + СO, (187,28 МДж), 3FeO + С = Fe+CO, (152,67 МДж)

26. Процессы удаления влаги, летучих и разложения плавильных материалов.

В шихте всегда содержится некоторое количество физически или химически связанной воды. Температура на колошнике значительно выше температуры кипения воды, поэтому удаление воды начинается на верхних горизонтах печи после нагрева куска шихты до температуры колошника. Выделяющийся из гидратов водяной пар реагирует с окисью углерода при t = 500-700^оС, и с твердым углеродом при t = 1000^оС: Н₂О_пар + СО = Н₂+СО₂, Н₂О_пар + С = Н₂+СО

При t = 500-700^оС выделяются также летучие вещества кокса, обычное содержание которых в коксе 1 - 2,5% (СО₂, СО, Н₂, N₂, O₂, СН₄)

Разложение карбонатов протекает по реакциям: СаСО₃ = СаО+СО₂, MgСО₃ = MgО+СО₂, FeСО₃ = FeО+СО₂

Наибольшее значение имеет разложение карбоната кальция, которое идет с поглощением тепла. Выделяющаяся двуокись углерода при t = 1000^оС взаимодействует с углеродом со значительным эндотеримческим эффектом и тратой дорогостоящего кокса. Поэтому необходимо стремиться, что бы разложение известняка оканчивалось при возможно более низкой температуре.