МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 123

Константа равновесия реакции (246) K2m = pcQ a^J

7^COflFeOx 3 Р6аКЦИИ (250)- К^ = РС0,{рС0гаС^ ‘ ГД6 о – активность (концентрация) углерода.

Обозначив через х концентрацию СО в смеси (СО + CO2) « соответственно через (1 — х) концентрацию CO2 в смеси га­зов, получили:

1-х a ^2 J

AFeo 1 ~Х AC °бш

ГДе Poбш — общее равновесное давление газов (СО + CO2), развиваемое реакциями (246) и (250).

Величина х в этих уравнениях одна и та же, поэтому, решая уравнения относительно получили:

Pk Ш = IK246K2soCa^ + flFe0^>Fe0flc]/^e- ,

Давление газов при восстановлении углеродом FeO из расплава является функцией температуры (так как при уве­личении температуры растут значения K246 и K250), актив­ности (концентрации) FeO в расплаве и железа в металли­ческой фазе, а также активности (концентрации) углерода- восстановителя.

При и 1 и в «1 уравнение для ркш примет вид:

Отсюда следует, что увеличить степень восстановления FeO из расплава можно путем повышения температуры процес­са при неизменном давлении газа в системе, либо путем снижения общего давления газов в реакционном пространстве (при постоянной температуре процесса), так как при непре­рывном снижении величины a^e0 уменьшается и величина

Роб иг Снижение давления газов в рабочем пространстве при восстановлении FeO из расплава не только повышает полноту извлечения железа, но и позволяет снизить температуру на­чала восстановления.

Из рис. 51 следует, что каждому содержанию FeO в расп­лаве (кривые а ; а’ ; а” и т. д.) отвечает своя точка 4 r FeO FeO’ FeO

Пересечения с равновесной кривой для реакций CO2 + Ctb = 2С0 (кривая р%бш), т. е. своя температура рав­новесия (или начала) реакции прямого восстановления (Т ‘

Рве. 51. Характер изменения равновесных кривых и температуры равновесия (Tp) при восстановлении FeO из расплава при «ре0<

< aFeO< aFeO = 1; pO6ul < p^6m <

T’ , т" и т. д.). Чем ниже величина Op^, тем выше значе­ние T’ \т" >Т’ >Т ). P Po Po Po

Уменьшение давления газа в реакционном пространстве (Робш < Робш) смещает равновесную кривую реакции (250) влево (рис. 51, кривая р’0бш), и ее пересечение с кривыми для различных значений аре0 достигается при более низких

Температурах (например, для а „ T < T, для а’

R FeO P1 P0 * FeO

T’ < T’ и т. д.). Наоборот, увеличение давления газов, Pi Po

Когда Pqбш > Poбш, повышает Tp для всех значений вре0 и

Тем в большей степени, чем ниже величина

FeO

(Г <Т’ <Т" и т. д.).

Pz Pi Pi

Таким образом, уменьшение концентрации FeO в расплаве затрудняет его довосстановление не только газообразными восстановителями, но и твердым углеродом, что проявляется в увеличении температуры начала реакции. Это требует по­вышения температуры процесса, либо снижения общего давле­ния газов в реакционном пространстве. Последнее мероприя – 1He вряд ли технически осуществимо в реальных условиях Работы металлургических агрегатов.