Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Восстановление оксидов железа водородом
Вторым восстановителем НВ в доменной печи, является водород. Он образуется в горне при разложении влаги дутья и природного газа, если последний вдувают в доменную печь, а также летучих кокса. Количество водорода в газе составляет 1 – 2% если печь работает на увлажненном дутье. При вдувании природного газа содержание водорода в газе повышается до 6 – 12% и роль его в восстановительных процессах значительно возрастает. Восстановление оксидов железа водородом протекают по уравнениям: при температуре ниже 570° С
3Fe2О3 + H2 → 2Fe3О4 + H2О + 5210 ккал, (57) Fe3О4 + k'Н2 = 3 Fe + (k' - 4)Н2 + 4Н2O - 35240 ккал; (58)
при температуре выше 570° С
3Fe2О3 + H2 →2Fe3О4 + H2О +5210 ккал (59) Fe3О4 + m'H2 =3FeO + (m' - l)H2 + H2O - 14860 ккал, (60) FeO + n'H2 = Fe + (n' - l)H2 + H2O - 6620 ккал. (61)
Реакция восстановления Fe2О3 до Fe3О4 идет необратимо, т. е. до полного использования Н2 или Fe2О3. Реакции восстановления Fe3О4 и FeO обратимы. Направление протекания реакции зависит от отношения Н2/Н2Огаз в газе и от температуры. Равновесный состав газовой смеси для реакций (57) – (61) зависит только от температуры, так как они идут без изменения объема газообразных веществ. На рисунке 26 показано равновесие газовых смесей Н2 и Н2Огаз с оксидами железа и железом в зависимости от температуры. Равновесные кривые делят диаграмму на три поля: Fe, FeO и Fe3О4.
Рисунок 26 - Кривые равновесия газовых смесей Н2 и Н2Огаз с оксидами железа и железом
Отличие диаграммы на рисунке 26 от диаграммы на рисунке 25 состоит в том, что равновесные кривые 2' и 3' с повышением температуры изображены нисходящими линиями, т. к. восстановление водородом Fe3О4 до Fe по реакции (58) и FeO до Fe по реакции (61) идет с поглощением тепла в отличие от аналогичных реакций восстановления оксидом углерода, где реакция восстановления FeO до Fe идет с выделением тепла. Для сопоставления восстановительной способности СО и Н2 совместим диаграммы равновесных газовых смесей Н2 - Н2Огаз и СО – СО2 с оксидами железа и железом. При температуре 810° С равновесные кривые 3 и 4 диаграммы на рисунке 25 пересекаются с соответствующими равновесными кривыми 3' и 4' на рисунке 26 (см. рисунок 27). В точках пересечения равновесных кривых отношение Н2/Н2Огаз равно отношению СО/СО2, т. е. восстановительная способность Н2 и СО, или их химическое сродство к кислороду, одинакова. При температуре ниже 810°С отношение Н2/Н2Огаз в равновесной смеси выше отношения СО/СО2, следовательно, для восстановления оксидов железа и железа водородом, его концентрация в газовой смеси должна быть выше, чем концентрация окиси углерода при восстановлении оксидом углерода. Это значит, что при температурах ниже 810° С химическое сродство водорода к кислороду выражено слабее, чем у оксида углерода, и он обладает меньшей восстановительной способностью.
Рисунок 27 - Кривые равновесия газовых смесей Н2 – Н2Огаз и СО – СО2 с оксидами железа и железом
При температуре выше 810 °С, наоборот, отношение Н2/Н2Огаз в равновесной смеси ниже отношения СО/СО2, т. е. восстановительная способность водорода выше, чем восстановительная способность окиси углерода. В связи с тем что ниже 810° С сродство к кислороду у окиси углерода больше, чем у водорода, СО может взаимодействовать с водяным паром, образующимся при восстановлении, например:
FeO + H2→Fe + H2Oгаз + Н 2 О газ + СО → Н 2 + СО 2 FeО +CO→ Fe + CО2. (62)
Аналогичные реакции можно написать для Fe2O3 и Fe3О4. Выше 810° С сродство к кислороду у окиси углерода меньше, чем у водорода, однако взаимодействие водорода с СО не получает развития по той причине, что при 900– 1000 °С и водяной пар, и диоксид углерода активно взаимодействуют с углеродом, превращаясь в водород и оксид углерода. Таким образом, водород в доменной печи как при умеренных, так и при высоких температурах является промежуточным реагентом или переносчиком кислорода от оксидов железа к оксиду углерода или углероду.
|
|||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 2355; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.221.53.209 (0.004 с.) |