Cimmerman (523120), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Прн восстановлении в газовой фазе СО окнсляется до Соа. При этом на ход реакции оказывает влияние твердый углерод, который всегда имеется в доменной печи. На рис. 3.6 представлены кривые равновесия реакций будуара и баура — Глеснера (155). На рис. 3.7 [135) покааано восстановление окислов Ре газовыми смесями Нао/На (сплошные линни) и СО/СОа. Для смеси вюстнт — Ре при Т(600'С восстановительная способность Н,О/На меньше, чем СО/Соь а при 7~500'С вЂ” больше. Восстановление водородом имеет меньшее значение в доменном процессе по сравнению с восстановлением посредством СО, так как содержание водорода в газовой фазе меньше, чем СО. и " ТХ ф й ла $ ф аа ту е Ю ЛЮ бра ура /атд Темлнраалдта, Ч' Рвс.
за 3.2.3. Реакции в доменной печи (рис. 3.8) ан %-Ъ аь Ф аа еа Рвс. З.а Т вЂ” а. Если Рог+рога —— 1 атм, то восстановление окислов Ре,о„ углеродом происходит следующим образом: прн температурах выше 705'С углерод восстанавливает Ре О„ до желева," при температурах 705 †650 'С углерод восстанавливает™Резок до Реоа инже 650 'С вЂ” до Реаоа Восстановление водородом При температуре ) 570'С: ЗРеаоа + На-+.2Реаоа + Нао — д Н; Р О +Н ЗР О+Н О+ДН; РеО+ На-а-Ре+ Н,О+ ДН. При температуре «- 570'С: РеаОа + 4На-а-ЗРе + 4Нао + ДН. Условия равновесия этих реакций лля чистых фаз не зависят от р, ио зависят от Т н определяются соотношением: Нао/Наа - 'в= риаз/РН, 3.2.3.1.
Общие представления Шихта высушивается. Влага в виде пара удаляется с колошинковым газом. Большая часаь имеющихся в шихте гндратов разлагаегся. В интервале температур 400— 950 'С происходит разложение карбонатов в следующей последовательности: РеСОа (450-'-500'С); МпСОа (520 — 550'С); Миооа (600 — 650 С); Саооа (700 — 900 С). Косвенное восстановление происходит в следукацей последовательностиа Реаоа-~-Реаоа-ьрео-а-ре. Мп имеет большее сродство к кислороду, чем Ре, и поэтому восстанавливается только до Мпоа.
МпОа-а Мпаоа-ьМпаоа-а.Мпо. Реакции прямого восстановления — эндотермическне и проходят при прямом контакте окислов с твердым углеродом. Образование шлака начинается в шахте. Первичный шлак образуется из легкоплавких компонентов сырья (51Оь Мпо, Рео). В процессе прямою восстановления образуется конечный шлак. Доменная печь работает по принципу противотокз. Время прохождения составляет от 7 до 9 ч в зависимости от размеров печи и количества дутья.
Овбеагнсстг заомпи бспарепиебпаги: Н,Π— Н;О.ю Разппивние гибрапгвбг Ее,а,.хН,Π— Ее,а, хН,О Раз«иле«ив «орбинагпсбг ЕеСО, — Еео+СО, Мпоа, — Мпа+Са, маса, — моа со, СпСО, Спо+СО, «ссбенпве биссшанвбпениг вепеза г ЗЕе,а,+СΠ— - 2ЕЕ,О,+СО, Еетаччса ЗГео+Са, рва+Со — Ее+Со, лисбеннае бссснганабпенпе нарва«наг 2Мпо, + Са — Мп,а,+ СО, ЗМпзаз+СО 2мпзоачсот Мп,а, + СΠ— 5 ми а+ СО, науенеранибание иепезаг ЗГе + 200 ЕезС+Саа с с„ -4ЮО'О Реакции прянегв бпсспганебпения с Геа+ С Ге+СО Ртаз+ 5С 2Р+5СО 510г+ 2С 31+ 2СО Мпо+ С Ми+СО Образвбание нагана г газырикаципигпероба: Д ь~ зь 2С+аа 2СО ОООО'О С+ Нга Со+На гЕесипгогурация: Геа+ Сна+ С Сап+Ее+СО Шпак-ЕООО С ь ьь Цугун-У4Ю О Рис.
З.а связано с большим расходом тепла !увеличивается расход кокса!!. Проходит главным образом в области заплечиков и распара печи. Косвенное воссгоновлвние СОа+ С-~2СО; Рев Ов+ СО-~. -чрев Ов — т + СОз Восстановление окислов с помошью СО. Эта реакция должна протекать в возможно большей степени до образования железа, исходя из требований минимальных затрат тепла.
Косвенное восстановление предпочтительнее прямого. Проходит главным об- 21 — 140 3.2.3.2. Диаграмма восстановления !!А (рис. 3.9) Содержание СО/СОз зависит от высоты над уровнем фурм и температуры газа и шихты. На рис. 39: 1 — зона прямого восстановления; П вЂ” зона косвенного восстановления; 1!! — зона работы шахты. Прямое восстон овпеннв РеО+С- Ге+СО. Восстановление окислов твердым углеродом. Доля прямого восстановления РеО должна составлять 20 — Ж%, так как оно ьь 1 ь ь ф Ф ь разом в шахте и распаре ((1000'С).
Доля косвенного восстановления окислов составляет 55 — 60 ь1ь. На косвенное восстановление влияют следующие факторы. — Качество руды. Восстанавлнваемость уменьшается в такой последовательности: бурый железняк сидерит красный же- т СС иг(7000+ТьССг) гд гд дб гг ц~гб ъь а щ 1б фч цч гг м ~~~ ~б' ~~п$ й д й' гб / Сбг б бббдйугйяггббб б Тгмвралгйай, й пнс зл 3.2.4. Материальный и тепловой баланс Материальный и тепловой баланс состав. ляется в расчете на 1 т выплавленного чугуна.
При этом определяются удельные 322 лезняк — магнетит (магнитный железняк). — Величина кусков руды. Куски размерами более 50 мм и менее 5 мм затрудняют косвенное восстановление. — Размягчаемосгь руды. Легкоплавкие руды ухудшают косвенное восстановление. — Количество газа на 1 т чугуна. — Содержание водорода в газовой фазе. Прн )800 'С косвенное восстановлеийе в присутствии Нз происходит лучше (диффузия). — Продолжительность пребывания газа в нечн. Чем больше времени перемешивается смесь газ — руда, тем полнее происходит косвенное восстановление, — Реакционная способность кокса. При уменьшении реакиионной способности кокса (реакционно инертный кокс) зона косвенного восстановления расширяется. Работа гиахты.
Удаление влаги иэ шихты и разложение гидратов и карбонатов разделяется на несколько этапов по температуре: а) (700 'С, газовая фаза термодинамически нестабильна, СО почти не диссоциирует; б) 800 'С, восстановление Ре О„термодинамически возможно, но скорость реакции слишком мала, соотношение СО)СОг изменяется (разложение карбонатов); в) 800 — 1000 'С, соотношение СО)СОг уменьшается в процессе косвенного восстановления; г) )1000'С. соотношение СО)СОз пряблнжается к равновесному для реакции Будуара расходы шихты (смеси руд и добавок, пригодной для металлургической обработки), кокса и т. д. Материальный баланс.
При составлении материального баланса учитывают: — Расход шихты. Удельный расход руды тем ниже, чем выше содержание Ре в руде. Зависит также от состава пустой породы и известняка. Повышение содержания Ре в шихте ведет к снижению расхода коков. — Потребность в коксе для нагрева и косвенного восстановления. Использование теплоты газов (косвенное восстановление) ведет к сокращению расхода кокса. — Количество шлака. Зависит от качества шихты, Прн повышении содержания Ре в шяхте количество шлака уменьшается.
— Количество дутья и колошиикового газа. Определяется количеством кокса (вычисляется на 1 т кокса). 1. Исходные продукты (приход): руда, агломерат, известняк, кокс, дутье (влажное). 2. Конечные продукты (расход); чугун, шлак, колошииковая пыль, колошниковый газ (влажный). Тепловой баланс. Основной источник тепла †ко, выполняет следующие функции (3.2.1): поступление тепла для металлургического процесса; восстановление руды; науглероживание Ге; разрыхление столба шихты (газопроинцаемость). Кокс должен содержать ( 1 ть 8, образовывать ( 10 уь золы (содержание влаги (8 уь.
фосфоРа (0,05 уь). ТемпеРатУРа воспламенения — в пределах 600 †750 'С. 1. Источники тепла (приход): горение кокса с образованием СО перед фурмами; тепло, вносимое горячим дутьем. 11. Расход тепла (расход): — работа шахты (испарение гндратной влаги н разложение карбонатов); — прямое восстановление; — на~рея, плавлеиие, перегрев чугуна и шлака от температуры загрузки до температуры выпуска; — тепло доменного газа; — потери тепла всех видов. Тепловой коэффициент полезного дейст зил 1. При учете сгорания кокса с образованием СО используется 75 ьм тепла. Тепловой коаффициент полезного действия 11, Прн учете полного сгорания С с образованием СОз используется -30 — 35 % тепла. 3.2.5.
Процессы горения Диаграмма горения. Ранее предполагалось, что горение кокса происходит в слое. Согласно Бардину (рис. 3.10) (135], перед фурмами возникает сферическая полость, образуемая выходящей иэ фуры струей дутья. Часть фурмекиых газов участвует в вихревой циркуляции, При этом куски кокса растрескиваются, дробятся и сгорают. Скорость движения шихты составляет 2— 15 м.с-', При горении образуется СО, который вместе с другими фурмеииыми газами движется по иаправлению к калошнику, Замена более чем 15 Че Яокса дРУгнмн вндвмн топлива в настоящее арена невозможна, так квк: 1) в нефтепродуктах н газах углерод содержится и энде углеводородов, нв рвзложеяне которых требуется дополннтельнсе тепло; кроме того, топлнво-заменитель подается неподогретым! 2) дополнительное топливо вводятся с большой скоростью, поэтому часть его не нспользуется н уходит с колошннковым гаэолн 3) уменьшение доли кокса сннжает газопроянцаемость слоя; что можно скомпенснровать только использованием высококаче.
ственной (н дорогой) шнхты. 3.2.6. Поведение основных сопутствууйн(их н(енеэч элементов в доменной печи Углерод Науглерожнвает чугун (см. днаграмму Ее — С, в а-Ее до 0,018 7е, в у-ре-2,1 З! С). Нв рнс. ЗЛ! [135) представлены равновесные концентрацнн углерода в у-Ее прн разлнчяых температурах н составах газовой смесв СО/СОт (рсо + +Рсо =1 ат) ° Пояснення к рисунку. а. В левой части дннаграммы газовая фаза термодннамнческн несгабнльна. Прн уоо Рис. 3.10 Рис эд! ! — кРивая Беуре — Глесиере: У вЂ” крива» Буду.
ере высокой концентрацнн СО ее углеродный потенциал выше, чем у чистого углерода. Теоретнческн возможно науглерожнваяне Ее до насыщенна ЗЕе+2СО-ьреэС+СОт. Скорость науглерожнваяня ннэка, так как малы температура н скорость днффуэнн. б. В правой части днвграммы углеродный потенцнал газовой фазы ниже, чем у углерода, поэтому науглерожнвонне до яасыщення невозможно. В реальных условнях равновесие нарушается. Концентрацня СОэ превышает энвченне, соответствующее равновесию с твердым углеродом. Максн- 21" Температура горения. Теоретическая температура горения прн неполном сгораний углерода — важный фактор расчета матернального н теплового баланса. Расчет ведут на 1 кг сгоревшего 'углерода прн подогретом сухом дутье угор яи лср ~ д!горении гч где и — колнчество фурменного газа в кнломолях на 1 кг углерода; ср — средняя а гаабоаооооаауеоаегаа Расапаееае аут глада(гарлы, пп т — промежуточный слой; у — ось потока дутья; 3 — ось деижеиип трубы; у — ось фурмы удельная теплоемкость фурменного газа; 1торепее теоретическая температура горення.
Эта температура, по данным расчета, составляет 2! ОО'С. Фактнческвя температура горения на 200 — 300'С ниже нэ-за потерь на нэлученне. На температуру гореяня влияют следующие факторы: повышение температуры дутья н содержания в нем От позволяет уменьшнть расход дутья, массу фурменных газов н затраты тепла на нх нагрев, т. е. поэыснть температуру горения! увелнченне влажности дутья н недостаточная степень восстановлення шнхтовых матерналов над уровнем фурм сннжаеттемпературу горения. Частичная залома кокса. Можно заменять до !5 Че кокса другнмн вндамн топлива: гзэамн (прнродный, коксовый газ); нефтепродуктамв (легкие нефтепродукты, мазут, смола); мелкоднсперсным углем (угольная пыль). Добавка топлива производится через фурмы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
