Теория металлургических процессов
  7.3 Особенности реакций прямого восстановления различных оксидов

Для оценки температур начала восстановления различных оксидов воспользуемся диаграммой на рисунке 7.2.

Зависимость состава равновесной газовой фазы от температуры для реакции

Рисунок 7.2 - Зависимость состава равновесной газовой фазы от температуры для реакции С + СО2 = 2СО и реакций косвенного восстановления различных оксидов при давлении 100 кПа

Из рисунка видно, что для легковосстановимых оксидов температурные зависимости состава равновесной газовой фазы для реакций (7.1) и (7.2) вообще не пересекаются или пересекаются в области низких температур. Следовательно, с точки зрения термодинамики прямое восстановление оксидов этой группы возможно при любых металлургических температурах и малом содержании СО в газовой фазе.

Для оксидов второй группы температуры начала восстановления находятся в области умеренных температур. Например, при давлении в системе равном 100 кПа температура начала восстановления оксида FeO составляет около 700оС.

Для трудно восстановимых оксидов температурные зависимости состава равновесной газовой фазы для реакций (7.1) и (7.2) пересекаются в области высоких температур при содержании СО в газовой фазе близком к 100%.

Особое внимание необходимо обратить на следующее. Прямое восстановление оксидов становится возможным при Т > Тр, при которой пересекаются температурные зависимости состава равновесной газовой фазы для реакций (7.1) и (7.2). Реакции косвенного восстановления трудно восстановимых оксидов являются эндотермическими. Они с большей полнотой протекают при высоких температурах. Поэтому при повышении температуры в равновесной для реакции (7.1) газовой фазе уменьшается (%СО) и увеличивается (%СО2). Реакция взаимодействия углерода с углекислым газом также является эндотермической. При повышении температуры в равновесной для реакции (7.2) газовой фазе (%СО) увеличивается. Поэтому при высокой достаточно высокой температуре кривые, которые описывают зависимость состава равновесной для реакций (7.1) и (7.2) газовой фазы от температуры, неизбежно пересекутся.

Из сказанного выше следует, что углерод является универсальным восстановителем. С его помощью при достаточно высокой температуре можно восстанавливать самые прочные оксиды. В качестве примера в таблице 7.1 приведены примерные значения температур начала восстановления чистых оксидов с получением чистых элементов при давлении в системе 100кПа.

Таблица 7.1 – Температуры начала восстановления оксидов при давлении 100 кПа.

Реакции (7.3) и (7.4) протекают с увеличением объема взаимодействующих веществ. Поэтому при высоких давлениях температура начала восстанов-ления оксида увеличивается. Например, для реакции

при повышении давления в системе от 100 до 1000 кПа температура начала восстановления увеличивается от 700 до 840оС.

  7.3 Особенности реакций прямого восстановления различных оксидов
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ