Скорость восстановления

Многочисленные исследования восстановления окислов железа окисью углерода и водородом не дают однозначного ответа на вопрос о влиянии водорода на результаты процесса в слое материалов. Во многих работах получено, что водород восстанавливает железорудные материалы значительно быстрее, чем окись углерода. Опыты чаще всего велись в условиях, ограничивающих или даже исключающих накопление в слое продуктов реакции, и получаемые результаты не характерны для процесса в слое.

Скорости восстановления водородом и окисью углерода: Мейер в экспериментах с чистыми газами установил, что водород для зерен магнетита обладает значительными (кинетическими преимуществами перед, окисью углерода скорость восстановления водородом в 3, 4 раза выше, чем окисью углерода.

Подобные выводы вытекают из работ. По экспериментальным данным, при 850°С суммарный коэффициент скорости восстановления окатышей водородом в среднем в 2,4 раза выше, чем окисью углерода. В исследованиях совместного восстановления окислов водородом и окисью углерода часто наблюдают ускорение процесса при увеличении -концентрации Н2.

Следует иметь в виду, что во многих случаях при добавлении Н2 повышалась общая концентрация восстановителей. Кроме того, применяли такие большие расходы газа, при которых отсутствовало накопление продуктов реакции в газовом потоке: при выходе из канала газ содержал 0,2 0,5% H2O и 0,7- 0,9% CO2. Браун и Вахтель добавляли к смеси 41% СО+ 59% N2 водород в количестве 2,3; 5 и 20% за счет азота, т. е. при увеличении общего содержания восстановителей.

Но даже в этих условиях ускоряющее влияние добавок Н2 обнаружили только при повышенных температурах. Б. Н. Жеребин и др. получили значительное ускорение восстановления железной руды и агломерата по мере увеличения добавок (коксового газа к горновому (34,7% СО+65,3% N2). Но и здесь общая концентрация восстановителей возрастала: при добавках 0; 10; 15 и 20% коксового газа сумма концентрации СО, Н2 и СН4 составляла 34,7; 40,3; 43,1 и 45,9% соответственно.

В работе ускорение восстановления при добавках Н2 к смеси СО и N2 также сопровождалось увеличением общей концентрации восстановителей. В экспериментах с применением вакуума получено, что для гематита при 200 300°С окись углерода значительно более интенсивный восстановитель, чем водород. Объясняют это существенным адсорбционным торможением процесса парами ЙОДЫ. Подобные результаты в опытах при обычном давлении получены в работе, а при более высоких температурах в работах.

Процесс в слое изучался Л. Н. Руденко и С. Т. Ростовцевым. Авторы исследовали ход восстановления водородом, окисью углерода и их смесями богатой криворожской руды крупностью 0,5 1,0 мм в слое высотой 80 мм, разделенном на 10 дробных слоев (секции). Массовая скорость газа для слоя в целом составляла 17,1, а для каждой секции 171 мл/(см3-мин), что обеспечивало интенсивное накопление газообразных продуктов реакции от I до X секции.

Получено, что СО быстрее, чем Н2, восстанавливает Fe203 не только при 400, ;но и при 600°С. Для слоя в целом степень восстановления чистой окисью углерода и водородом составила 16 и 8% при 400°С, 35 и 33 % при 600°С соответственно. При "переходе от I к VI секции интенсивность восстановления водородом падает примерно в два раза сильнее, чем восстановлении окисью углерода (кроме случая восстановления FeO при 600°С).

В результате этого замена окиси углерода водородом может не дать ощутимого изменения средней скорости восстановления для столба в :целом. Из "приведенного обзора работ различных авторов можно сделать следующие выводы: Кинетические преимущества водорода - в сравнении с окисью углерода установлены для Fe304 и FeO и только в опытах с ограниченным накоплением газообразных продуктов реакции в слое.

Причем отношение скоростей восстановления водородом и окисью углерода в зависимости от условий опыта по данным разных авторов изменяются от 4 до 1. Для Fe203 окись углерода является более активным восстановителем, чем водород. Ускорение восстановления наблюдается во всех случаях, когда добавки водорода к окиси углерода сопровождаются повышением общей концентрации восстановителей. При восстановлении водородом в слое с накоплением в газе продуктов реакции процесс замедляется высоте слоя значительно сильнее, чем при восстановлении окисью углерода.

Результаты экспериментов: Ниже 600 700°С во всех случаях даже значительные добавки водорода (до 20%) мало влияют на результаты восстановления. Отсутствие закономерности IB расположении кривых обусловлено скорее случайными ошибками измерений при небольших -степенях восстановления, чем изменением состава исходного газа.

Кроме того, ниже 600°С процесс осложнен реакцией распада окиси углерода, значительно тормозящей восстановление. Слабое влияние добавок Н2 в опытах с материалами А и Б наблюдается и в области более высоких температур при его ведении в исходную смесь за счет СО (при постоянной концентрации восстановителей).

Лишь для высоко закисного, оплавленного агломерата В начиная с 700°С, выявляется закономерное увеличение степени восстановления с ростом концентрации водорода. Добавки водорода ускоряют восстановление всех материалов преимущественно при повышенных температурах (выше 600 700°С), если при этом увеличивается сумма концентраций восстановительных газов. Для материалов А и Б частичная замена окиси углерода водородом (до 20%) при постоянной сумме концентрации (СО+Н2) не дает ощутимого изменения скорости восстановления.

Для окатышей А наблюдается даже некоторое замедление процесса. О слабом изменении скорости восстановления при частичной замене окиси углерода водородом свидетельствуют данные для агломерата Череповецкого металлургического завода на каждый процент водорода, добавляемого к чистой окиси углерода, степень восстановления возрастает на 0,08%.

    Пока нет новостей