Влияние распада СО

Общее решение вопроса для совместного восстановления окисью углерода и водородом дано в работе. При умеренных температурах (ниже ~ 1000°С) можно пренебречь реакциями газификации углерода. В этом случае равновесие системы будет характеризоваться совместным равновесием реакций.

Система состоит из четырех компонентов и трех фаз (-при отсутствии растворов для окисла и металла) и обладает тремя степенями свободы. Таким образом, равновесный состав газа при совместном восстановлении окисью углерода и водородом зависит не только от температуры и давления, как при раздельном восстановлении, но еще и от одной концентрационной величины. Влиянием давления можно пренебречь, так как все реакции протекают без изменения объема.

Введение азота изменяет сумму парциальных давлений остальных компонентов, но "не оказывается -на отношениях равновесных концентраций. В качестве концентрационной характеристики -примем отношение атомных концентраций водорода и углерода в газе Л = Н/С. Это отношение "практически постоянно в области умеренных температур доменной печи, если в шихте отсутствуют карбонаты и гидраты: поступление в газ всего углерода и водорода завершается в основном в области более высоких температур.

Из уравнений следует, что сумма концентраций углерод- или водородсодержащих компонентов (в пересчете на четыре компонента) задается величиной А. Уравнения показывают, что сумма равновесных концентраций восстановительных или окислительных газов зависит не только от величины Л, но и от температуры и вида окисла, поскольку в эти уравнения входят константы равновесия соответствующих реакций.

Графически зависимость суммы концентраций от температуры в отличие от случая восстановления только окисью углерода или водородом изображается семейством равновесных кривых, каждая из которых относится к определенному значению Л. Чем выше содержание водорода в исходном газе, тем ближе линии к равновесным для восстановления только водородом и наоборот. Иначе говоря, для каждого окисла равновесное значение отношения степеней использования водорода и окиси углерода функция только температуры.

С понижением температуры следовательно, при постоянном значении А убывают: степень участия в восстановительных процессах у водорода уменьшается, а у окиси углерода возрастает. Таким образом, в нижних частях доменной печи термодинамические возможности у водорода как восстановителя, в особенности для закиси железа, более высокие, чем у окиси углерода. По мере понижения температуры восстановительные возможности водорода снижаются.

Чем больше абсолютная величина теплового эффекта соответствующей реакции, тем сильнее влияет температура на константу равновесия и на величину %. Для экзотермических реакций с ростом температуры восстановительный потенциал уменьшается. Для смеси СО Н20, в которой возможна реакция водяного газа, вопрос не столь очевиден.

При ее протекании в газе появляется водород и снижается концентрация СО. Эти газы в чистом виде при температурах, отличных от 810°С, обладают неодинаковым сродством к кислороду и, на первый взгляд, может показаться, что восстановительный потенциал смеси будет зависеть от степени развития реакции.

Восстановление с участием твердого углерода: В литературе по теории металлургических процессов и металлургии чугуна обычно рассматривается прямое восстановление окисла МеО в системе Me О- С, т. е. без водорода. В этом случае равновесие характеризуется совместным равновесием реакций. При отсутствии растворов и постоянном давлении такая система без варианта: равновесие возможно при единственной для каждого окисла температуре и составе газа.

Здесь вариантность системы выше на единицу: температура равновесия при заданном общем давлении становится функцией одной концентрационной характеристики.

    Пока нет новостей