Таким образом, эксперимент показал, что как при восстановлении железа, так и при окислении углерода первоначальные добавки продуктов реакции не оказывают более сильного замедляющего воздействия, чем последующие.
В опытах, проведенных ранее, выявили значительное тормозящее влияние первых добавок окислителя к газу – восстановителю. К. К.Шкодин считает, что это может происходить в условиях вакуума или при очень низких температурах, когда роль адсорбции очень велика. В этих условиях, как показал Г. И.Чуфаров и его сотрудники, адсорбционная способность CO2 и H2O выше, чем СО и H2, в результате чего первые захватывают активные центры поверхности, скорость восстановления резко снижается.
Для реальных условий восстановления в промышленных агрегатах (температура, как правило, выше 800 0C) нет необходимости усложнять кинетические уравнения учетом адсорбционных особенностей отдельных газов; достаточно ограничиться описанием тормозящего действия роста концентрации продуктов восстановления, обусловленного термодинамическими причинами. Эта вполне обоснованная точка зрения не объясняет результатов опытов Стальхане и Мальм – берга, обнаруживших сильное тормозящее действие малых добавок CO2 к СО при восстановлении магнетита при 950 0C.
(113)
(114)
Из уравнения (112) можно получить следующее:
Dv = g’S! c(COf – C02)dh,
Где dh — высота элементарного слоя, см; g’ — количество восстанавливаемого материала на единицу высоты, г/см. Кроме того, по балансу углекислого газа
V = q(C02 – COfx),
Где CO^cx – концентрация CO2 в исходном газе, доля ед.; Я— расход газа, см3/с.
Для элементарного слоя восстанавливаемых материалов высотой dh справедливо
TOC \o «1-3» \h \z dv = q • dC02. (115)
Приравняв уравнения (113) и (115), решим это выражение следующим образом:
DC02 g’sk d(C02 – COf) g’sk
DЛ; ————————————————— = – ———– d/i;
COf-CO2 * CO2 – CO11
P; ‘ cof
Dln(C02 – CO2) » —————— dЛ; $ dln(C02;~ C0f) =
COfcx
Ar
G’sk
In(CO2 – COf) – ln(COf* – CO?) « – —————- – A;
* ‘ • • cr ^ S -< ‘
CO2-COf /s* ‘
«In —————– = — – H\ ¦ ¦¦*
COfx-COf 9 %
CO2-COf! f g’s*
COfx-COf
Г 1
(116)
CO2 = COf + (COfx – COf)exp I — ——/jJ.
Тогда скорость процесса восстановления при постоянной степени восстановления
V « (CO2 – COS»)? = (COf – COfcx)? х Ii
Х [l-exp(- * 7′ , (11?)
86
Г———————————————–
Уравнение (117) подтверждает, что максимальное влияние расхода смеси проявляется при малых значениях отношения ее к количеству восстанавливаемой пробы, когда степень использования газа велика. По мере удаления от равновесия с повышением расхода смеси газов влияние ее постепенно уменьшается.
Влияние состава газа-восстановителя