МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 39

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*

= exp

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