МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 42 | Металлолом

При высоких содержаниях водорода в исходной смеси реакция водяного газа служит как бы поставщиком оксида углерода, при низких содержаниях водорода— поставщиком последнего.

Реальные руды имеют сравнительно высокую пористость, поэтому парциальное давление восстановителя меняется в пределах частицы, а реакционная поверхность определяется доступностью зерен газу-восстановителю. В этих условиях, по исследованиям Д. И.Рыжонкова, измельчение частиц желе­зорудного материала в определенных пределах не будет ска­зываться на протяженности зоны реагирования. Исследование влияния температуры на кинетику восстановления в слое частиц показало, что необходимо учитывать воздействие температуры на термодинамические и кинетические параметры процесса восстановления. Равновесные характеристики для водорода и оксида углерода при восстановлении вюстита изменяются в противоположных направлениях (см. рис. 4), а константы скорости растут в обоих случаях. Наложение тен­денций увеличения (для H2) и уменьшения (для СО) степени использования восстановительной способности с ростом тем­пературы будет определять суммарное количество кислорода, отнимаемого от оксида с изменением температуры.

При восстановлении в слое смеси различных оксидов Д. И.Рыжонковым и другими исследователями показано, что с точки зрения скорости восстановления и улучшения степени использования восстановителя целесообразно получать столб 92 шихты не из равномерно смешанной шихты, а из отдельных слоев в соответствии с их восстановимостью (от наиболее хрудновосстановимого на входе газа — к легковосстановимо­му на выходе).

Кинетические закономерности слоевого восстановления обобщены Н. Л.Гольдштейном. В качестве модели предложен цилиндр (рис. 17), заполненный слоем кусков оксидов. Снизу поступает газ-восстановитель. Между ним и оксидами протекает обратимая реакция одноступенчатого восстановле­ния первого порядка по концентрации восстановителя. Реак­ция в каждом элементарном слое протекает с постоянной скоростью. Тогда

Da/dr = k(N‘„ N‘) = k(N – Np) = ArAAr1 (118)

Где do — количество продуктов восстановления (CO2 или H2O), образующихся в единице объема слоя за время dr пре­бывания газа в элементарном слое d/; к — отнесенная к единице объема слоя наблюдаемая константа скорости; Ntp и N’ — равновесная и фактическая концентрация окислителя; Np и N – то же, для восстановителя.

Величина da связана с приращением концентрации dN’ за время dr соотношением

Da = vrdAT, (119)

Где vr— количество газа, отнесенное к единице объема слоя.

Поскольку обсуждаемые реакции идут без изменения объе­ма, время т и путь / пропорциональны друг другу (т. е. при постоянной температуре по высоте цилиндрического реакто­ра):

Dx/xL = dl/L =

Scroll to Top