Окись углерода СО в доменной печи является главным восстановителем железа из его окислов.


Природный газ в основном состоит из метана СН4. В окислительной зоне фурм сначала происходит его полное сгорание по реакции

CH4 + 2О2 = CO2 + 2H2O + Q.

Эти продукты сгорания не являются конечными. СО2 восстанавливается углеродом до СО. Пары воды также взаимодействуют с углеродом раскаленного кокса:

Н2О + С = Н2 + СО - Q.

По этой же реакции происходит и разложение влаги воздушного дутья.

Таким образом, при использовании природного газа доменный газ дополнительно обогащается СО и Н2, что увеличивает его восстановительную способность.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА, происходит последовательно от высших окислов к низшим, далее к чистому металлу (принцип А. А. Байкова): Fe2O3 - Fe3O4 – FeO - Fe

Главными восстановителями железа в доменной печи являются окись углерода и твердый углерод кокса. Некоторое количество железа восстанавливается водородом.

1.Восстановление окисью углероданазывается косвенным (непрямым) восстановлением и происходит по реакциям

3 Fe2O3 + СО = 2 Fe3O4+ СО2+ Q400-500оС, верхняя часть шахты

Fe3O4 + СО = 3FeO + СО2 - Q;

FeO + CO =Fe + CO2 + Q900-950оС, нижняя часть шахты

Восстановление Fe2O3 начинается при сравнительно низких температурах (400-500°С) в верхней части шахты печи. По мере опускания рудных материалов повышаются температура и содержание СО в доменных газах; при этом создаются условия для окончательного восстановления железа. Эти процессы заканчиваются в нижней части шахты печи при температурах около 900-950°С.

Одновременно в шахте печи происходит косвенное восстановление окислов железа водородом. Значение косвенного восстановления очень велико. В зависимости от условий работы печи окисью углерода СО и водородом восстанавливается 60-80% всего железа. Остальная часть железа восстанавливается твердым углеродом.

2.Восстановление твердым углеродомназывается прямым восстановлением. Оно происходит при температурах выше 950-1000°С (зона распара печи и заплечики) по реакции FeO + C = Fe+CО - Q

3.Науглероживание железа.Восстановление железа начинается при 400-500°С и заканчивается при 1300-1400°С (в распаре печи). При этих температурах железо (Тпл = 1539°С) находится в твердом состоянии в виде пористой губчатой массы.

Уже в шахте доменной печи при температурах выше 400-500оС наряду с восстановлением железа происходит и его науглероживание за счет окиси углерода СО по реакции 3Fe + 2CO = Fe3C + CO2+ Q

Карбид железа Fe3C хорошо растворяется в твердом железе и постепенно образуется сплав железа с углеродом. С увеличением содержания углерода температура плавления сплава значительно понижается и достигает минимального значения 1147°С при 4,2%С. В зонах печи с высокими температурами - обычно в нижней части шахты - начинается плавление сплава. Жидкий сплав - чугун, стекая вниз, омывает куски раскаленного кокса и дополнительно интенсивно науглероживается. В нем также растворяются восстановленный марганец, кремний и другие примеси. Конечный состав чугуна устанавливается в горне. При этом большое значение имеют состав, свойства и количество шлака.

4.Восстановление других элементов. В доменную печь с шихтовыми материалами попадают марганец, кремний, сера и другие элементы в виде различных химических соединений. Эти элементы частично или полностью восстанавливаются и входят в состав чугуна, улучшая или ухудшая его свойства.



Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 1387;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.009 сек.