![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Вопрос № 1. Испарение влаги и разложение карбонатов в доменной печи. Термодинамика разложения карбонатов.Влага в доменную печь вносится железной рудой – до 6 %, коксом – 5 %, добавками – до 4 %, а также привозными агломератом и окатышами. Основная часть влаги - гигроскопическая (физическая) и меньшая часть – гидратная (химическая). Гидратная влага присутствует в бурых железняках в виде Fe2O3·nH2O, а также в рудах с каолинитовой пустой породой – Al2O3·2SiO2·2H2O. Гигроскопическая влага легко удаляется на колошнике при температуре до 500°С, на что кокс не перерасходуется. Однако большие содержания влаги приводят к существенным расстройствам хода печи и похолоданиям в связи с повышенными затратами тепла. Например, увеличение в коксе содержания влаги на 1% ( 5 кг / тонна чугуна), повышает его расход на 1%. Установлено, что изменение содержания влаги в материалах, а чаще всего в коксе, сразу же корректируют расход кокса в подаче. Гидратная влага начинает испарятся при температуре более 200°С и заканчивает - при более 600°С, когда уже идут процессы восстановления. При этом может идти реакция: При более высокой температуре испаряется влага из каолинита. Остаток влаги до 5% удаляется даже при 800 – 1000°С. При этом возможны реакции: Видно, что эти реакции идут с поглащением тепла, что нежелательно, поэтому их следует переносить за пределы доменной печи. Чтобы уменьшить вероятность взаимодействии влаги с углеродом кокса, необходимо дробить руды до минимально возможных приделов – 10 – 20 мм. Обычный известняк содержит 96 – 98 % CaCO3, доломитизированный – столько же CaCO3·MgCO3. При нагревании карбонаты разлагаются по реакции: Как видно, разложение сопровождается поглощением тепла. Константа равновесия реакции, в которой MeCO3 и MeO находятся в виде чистых кристаллических фаз, определяется равновесным парциональным давлением CO2, называемым упругостью диссоциации карбоната и зависящего только от температуры.
Самым прочным является карбонат кальция, упругость диссоциации которого описывается уравнением: Разложение карбоната происходит при температурах правее кривой 2, где Из теории металлургических процессов известно, что карбонат кальция при атмосферном давлении разлагается при температуре около 920°С. В доменной печи давление газа в середине шахты, где завершается разложение известняка, достигает 270 кПа, поэтому здесь разложение известняка завершается при более высокой температуре – около 975°С (точка “B” на рисунке), когда Завершается разложение CaCO3 уже в нижних зонах печи, где активно идет реакция: т.е. идет с поглощением большого количества тепла. Чтобы избежать взаимодействия углерода кокса с CO2 известняка, необходимо дробить куски известняка до размеров 50 – 60 мм, чтобы они смогли разложиться до 1000°С, иначе это вызовет перерасход кокса. Практикой установлено, что до 70% СО2 взаимодействует с углеродом кокса. Перерасход кокса вызывается следующими причинами: · отрицательным тепловым эффектом реакции диссоциации карбоната, который частично компенсируется лишь горением дополнительного количества кокса у фурм; · реакцией взаимодействия СО2+С; · понижением восстановительного потенциала газа в связи с разбавлением его продуктом разложения карбонатов – СО2 Увеличение расхода кокса снижает производительность печи и интенсивность по газу. Видя отрицательное влияние карбонатов на показатели доменной плавки, исследователи предложили вводить известняк в агломерат при его спекании и получили офлюсованный агломерат, а вместе с ним (экономию тепла – около 6,5 МДж на кг СО2 карбонатов. По расчетам Рамма, замена (вывод из шихты доменной печи) 1 кг известняка экономит 0,4 кг кокса. Фактическая же экономия составляет меньшую величину. В настоящее время известняк в доменную печь дается в минимальных количествах – только для срочных подшихтовок в результате быстрых изменений теплового состояния: при похолодании из SiO2 шлака восстанавливается меньше кремния, и основность шлака снижается и наоборот.
|