重庆大学-冶金原理-第6章ppt.ppt

5.4 TiO2的还原 炉渣组成如何影响TiO2的还原 ？ 5.4 TiO2的还原 TiC熔点：3200℃ TiN熔点：2950℃ 5.4 TiO2的还原 5.4 TiO2的还原 5.5 P2O5的还原 5.5 P2O5的还原 ● 金属熔体 ● Gibbs自由能的计算 ● 相图 ● 熔渣 活度及活度系数 化学反应等温方程式 熔渣的结构及有关模型、 碱度、氧化性 相图的解读 7 高炉炼铁的脱硫反应 ●以硫化铁的形式存在时，导致“热脆现象” 当钢在1000-1200℃进行热加工时，将因分布于晶界上低熔点共晶体的熔化而导致钢的开裂，钢材变为极脆，这种脆化现象称之为热脆 热脆现象 3.2 固体碳直接还原铁的各级氧化物 3.2.1 逐级还原反应方程式 对于反应（1）、（2）、（3）、（4）,皆为吸热反应： 3.2.2 当固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响 A B A:FeO+C＝Fe+CO B: Fe3O4+C＝3FeO+CO (5) FeO Fe Fe3O4 P=1 固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响 3.2.2 当固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响 压力对直接还原的影响 C+CO2=2CO 3.2.2 当固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响 例题1:确定p=1.01×105Pa及p=2.5×105Pa固体C还原FeO到Fe的还原开始温度 3.2.2 当固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响 例题2:将0.3molFe3O4和2mol固体碳放入体积为30×10-3m3的真空反应器内，抽去空气，然后加热到750℃进行还原反应：Fe3O4（s）+4C(石)＝3Fe(s)＋4CO。在此温度下， Fe3O4（s）能被还原得到铁。试求： 1）反应器内的压力；2）气相的平衡成分；3)反应器中未能反应残存的碳量。 indirect Melting loss of C begin Intensive melting loss of C Indirect + direct Direct ? 800℃ 800~1000℃ 高炉内直接还原和间接还原区域 1000℃ 100%直接还原 100%间接还原 最理想的行程？ 1000℃，0.7136 kgC/kgFe 685℃，0.540 kgC/kgFe(min) 0.214+0.2765 =0.4905 kgC/kgFe 6.总碳素消耗 800~1000℃以下，温度升高不利 高温区，800℃以上，升温有利 5.温度影响（热力学方面） 压力↑→间接还原反应没有影响 rd↓,ri↑，故高压有利于间接还原 压力↑→直接还原↓ 4.压力影响 放热，244 kJ/kgFe 吸热，2710 kJ ?0.2765 kgC 3.热量消耗及碳素消耗 1000℃(n=3.33), 0.7136 kgC 685℃(nmin=2.52), 0.540 kgC 12/56=0.214 kgC/kgFe 2.还原剂碳素消耗 FeO+CO=Fe+CO2 FeO+C=Fe+CO 1.还原反应形式 间接还原—ri 直接还原—rd 项目 3.2.3 复杂氧化铁的还原 用两个反应组合： ——————————————— 992K 1037K 2C+Fe2SiO4=2Fe+SiO2+2CO C+FeO=Fe+CO 757K 2C+Fe2SiO4+2CaO=2Fe+Ca2SiO4+2CO 3.2.4 其他氧化物的直接还原 ●直接还原出金属 ●生成碳化物 4 金属热还原 4.1 定义 ●利用和氧亲和力强的金属去还原和氧亲和力弱的金 属的氧化物，制取不含碳的纯金属或合金。 ●常用的金属热还原法有：硅热法、铝热法。 4 金属热还原 4 金属热还原 A B A:FeO+C＝Fe+CO B: Fe3O4+C＝3FeO+CO (5) FeO Fe Fe3O4 P=1 固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响 4 金属热还原 4.2 特点 4.3 应用 ●得到的产物不含碳或含碳量很低。 ●强放热反应，一般情况下，不外加热源。 Q2300KJ.Kg-1 4 金属热还原 例题:试计算Al还原MnO的单位炉料的热效应，如此炉料的热效应小于2300 KJ.Kg-1，则需要在炉料中配加易还原的Fe3O4，试计算每100Kg需要加入多少 Kg Fe3O4？(新版P445) 4 金属热还原 例题:试计算Al还原MnO的单位炉料的热效应，如此炉料的热效应小于2300 KJ.Kg-1，则需要在炉料中配加易还原的Fe3O4，试计算还原100KgMnO需要 加入多少Kg Fe3O4？ 4 金属热还原 例题:试计