МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 37

R = 0,5c0/(0,5c0 + CO2),

Где СО и CO2 — содержание в отходящих газах.

(111)

Скорость окисления углерода связана с реакционной спо­собностью газа-восстановителя простой зависимостью:

Где g— расход CO2 на реакцию газификации.

Ход процесса газификации твердого углерода рассмотрен в последнее время достаточно подробно. Сравнение различ­ных коксов показало, что они существенно различаются по своей реакционной способности. Так, донецкий кокс реаги­рует с CO2 в 1,4 раза интенсивнее, чем кузнецкий, и 1,8 раза интенсивнее, чем череповецкий. Авторы объясняют это различной пористой структурой коксов. Удельная по­верхность пор размером больше 50 нм для череповецкого, кузнецкого и донецкого коксов составляет соответственно 0,61; 0,72 и 0,88 м2/г. Проведенный в указанных работах теоретический анализ влияния давления на скорость газифи­кации углерода показал, что эта связь должна носить экстремальный характер, а положение экстремума зависит от радиуса пор в куске восстановителя, расхода газа и темпе­ратуры. Появление экстремума объясняется действием двух факторов. С одной стороны, с ростом давления и уменьше­нием длины свободного пробега молекул все большее коли­чество пор становится доступным газу и наступает момент, Когда дальнейшее повышение давления практически не влияет на скорость газификации углерода. С другой стороны, с ростом давления должна увеличиваться концентрация продук – job реакции в газе, что снижает разность текущей и равно­весной концентрации CO2 и, следовательно, снижает ско­рость процесса.

Опытные данные, приведенные на рис. 11 и 12, свиде – тельствуют о том, что с ростом давления процесс газифика­ции ускоряется, однако каждое последующее повышение дав­ления оказывает меньший эффект. Экстремума в указанных опытах (до давления 600 кПа) не обнаружено, что и было предсказано расчетом. Зависимость скорости газификации углерода от давления для указанных материалов хорошо опи­сывается формулой (109) при п ~ 0,3.

100 300 500 700 Р, кПа

V, мг/мин 20

Ряс. 11. Влияние давления на скорость взаимодействия СО, с углеродом (900 0C) кокса: г

1 — череповецкого; 2 — кузнецкого; 3 — донецкого

100 300 500р, к Па

Рве. 12. Влияние давления на скорость взаимодействия CO2 с кузнецким коксом при различных температурах, 0C: 1 — 950; 2 — 900; 3 — 850

Влияние давления на процесс восстановления при обжиге рудоугольных окатышей исследовано Д. И.Першеевым[5]. При обжиге рудоугольных окатышей с ростом давления процесс восстановления существенно ускорялся и снижался расход восстановителя. Ускорение процессов связано с влиянием давления на оба звена прямого восстановления: восстанов­ление оксидов железа оксидом углерода и газификацию угле­рода углекислотой. Зависимость степени металлизации от давления также описывается уравнением (109). Подтверждено ранее предсказанное явление о падении эффекта с повыше­нием давления.

Влияние расхода газа-восстановителя * * 9

% \

По данным многочисленных исследований, повышение до определенного предела расхода газа-восстановителя значи­тельно ускоряет процесс восстановления. При небольших расходах газа скорость процесса пропорциональна массовой скорости газа-восстановителя. При дальнейшем повышении его расхода процесс вое становления ускоряется в меньшей степени, и после достижения критического значения он прак­тически не влияет на скорость восстановления (рис.13).