МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 54 | Металлолом

Рассмотрим задачу в обшем виде. Учитывая, что радиусы пор реальных гранул значительно отличаются друг от друга, условно разобьем все поры на i’-тое количество групп, при­чем каждая группа характеризуется своими значениями сред­него радиуса (rj), долей от обшей пористости Ci и откры­той поверхности S10.

Примем следующие допущения: внешнедиффузионные факторы не оказывают влияния на процесс окисления; реакция окис­ления проходит гомогенно, а реагирующее вещество доставляется посредством диффузии, описываемой посредст­вом эффективности коэффициента D (не зависящего от кон­центрации); все поры имеют форму цилиндра и выходят на поверхность; кинетика окисления описывается параболичес­ким законом

Am = Af/T», (172)

Где Am — прибавление массы; т – время; к — коэффициент.

Уравнение диффузии в массе материала для /-той группы пор будет иметь вид:

QcJax = D*(d2Ci/ Дх2) + f\Ci), (173)

Где /(с,) – эффективная скорость реакции; Ci – концент­рация реагирующего вещества в некоторой точке внутри те­ла.

Для исследуемого случая приняли, что D* J^Zl2. (174)

* – я ‘H1(175)

IclItr0Ic f JT 1

Где D’ – приведенный коэффициент диффузии кислорода; Dkh — коэффициент кнудсеновской диффузии; D — коэффициент свободной диффузии; г0 — начальный радиус поры; R — ра­диус гранулы; Zf1 – коэффициент извилистости пор; е — об­щая пористость; к — константа скорости реакции окисления; р— плотность образовавшегося оксида.

Решете уравнения (173) связано с необходимостью допу­щения о независимости скорости химической реакции к от х (расстояния от поверхности окатыша до некоторой точки внутри тела). Получены уравнение (177), описывающее про­цесс для группы пор, в которых процесс окисления лимити­руется диффузией окислителя по порам, и уравнение (178) — для группы пор, в котором процесс окисления лимитируется диффузией в твердой фазе

– 1 +

KH

БD1D1- (c-cp)ltR?^kSl0

Qi =

1 I _ с

¦ j^ 1 ,Sab

/7

Qi

(177)

= kS'[/7 – (178)

Где Qi – количество оксида, образовавшегося в порах /-той группы; р — количество оксида, приходящегося на Ir про – 120 диффундировавшего и прореагировавшего кислорода; с— кон­центрация кислорода в газовой фазе; ср — концентрация кислорода в газовой фазе, равновесная для условий проте­кания реакции окисления;

TOC \o «1-3» \h \z Ir KH KH к

А т ; Ь = Di + Di ; с = Di .

ГрЛ 2 prl

Введем Vi = OiZR, где а,— расстояние от поверхности, окатыша до точки, где с = ср. При з= 1 процесс описы­вается уравнением (178). При riy когда процесс лимитируется только диффузией в твердой фа­зе; 3) r3 ~ Ti, когда процесс лимитируется обоими меха­низмами диффузии.

В результате общая величина окисления гранулы Q^ скла­дывается из результатов окисления по каждой группе пор Q1; Q1; Q3, а также по внешней поверхности гранулы. На рис. 30 и 31 приведены результаты расчетов степеней вто­ричного окисления металлизованных окатышей (по составу аналогичных окатышам Оскольского электрометаллургического комбината). Наиболее высокая степень совпадения расчет-

Фотсл,0/°

J^lc – 30. Моделирование процесса окисления металлизованных окатыше* (сплош – ¦ линия — эксперимент, пунктирная — расчет)

Ршс. 31. Влияние температуры на степень вторичного окисле­ния губчатого железа (расчет по модели):

1- 500 ОС; 2 – 600 0C; 3- 400 0C; 4 – 700 0Q 5 — 800 0C

Ных и фактических результатов окисления соответствует температурным интервалам 300-500 и 600-800 °С.

§б. СПЕКАНИЕ ЧАСТИЦ

Для всех шахтных печей металлизации характерно ограни­чение максимальных значений температуры, связанное с явлением спекания гранул, и образование гроздей и конгло­мератов кусков. Это явление иногда характеризуют термина­ми слипание или сваривание гранул. Образование спеков кусков резко нарушает газопроницаемость слоя шихты, дезорганизует равномерное распределение газа – восстановителя по сечению и объему шахтной печи, что в свою очередь приводит к неоднородности тепловой и хими­ческой обработки слоя шихтовых материалов. Практика рабо­ты шахтных печей показала, что при возникновении в печи спеков интервал колебания степени металлизации в отдель­ных участках на выходе из восстановительной зоны печи возрастает в несколько раз и может составлять 10—98%.

Scroll to Top