第一章高炉冶炼过程的物理化学讲述.ppt

实验式 影响铁矿石气固相间接还原速率的因素 影响铁矿石气固相间接还原速率的因素 影响铁矿石气固相间接还原速率的因素 （5）矿物的物理化学性状 ① 矿石粒度 矿石粒度↓,比表面积↑，使还原气体与矿石接触面积↑，界面反应速度↑； 矿石粒度↓, 产物层厚度↓，还原气体内扩散速度↑。 矿石粒度大，产物层厚时，内扩散控制：R∝ 矿石粒度小，界面反应控制： R∝ 复合控制时： R ∝ 影响铁矿石气固相间接还原速率的因素 ③ 迷宫系数 化学反应控制时，影响很小； 内扩散控制时，R ∝ξ（迷宫系数）， ξ=l／L，即：迷宫系数为 孔隙在直线方向上的长度（l）与沿孔隙实际的曲折路径的长度（L）之比，ξ＜1。 ④ 脉石成分 碱金属，如K2O、Na2O等，可作为还原反应的催化剂，对还原反应有明显的促进作用。 硅铝氧化物，如SiO2、Al2O3等，与FeO形成复杂化合物，使还原变得困难。 ⑤ 产物层物理状态 Fe2O3 → Fe3O4 六方晶格 → 立方晶格 体积增大，易形成多孔层； Fe3O4 → FeO 晶格构造相似，易形成致密层。 故还原性：赤铁矿＞磁铁矿 未反应核还原机理的局限性 实验室条件下： 单一颗粒 假定还原过程中气体成分、温度均不变 与高炉内实际逆流散料床的情况有明显区别。 1.3.4 其它（非铁）元素的还原 高炉内100%被还原的元素有： Cu、P、Ni （与Fe形成合金） Pb（比重大，沉积于炉底） Zn（挥发，参与循环） 高炉内部分被还原的元素有： Mn → 50%~85% Si → 5%~10% v → 75%~85% Ti → 2%~5% 高炉内不能被还原的元素有：Mg、 Ca、 Al Mn的还原 Mn的还原遵循由Mn的高级氧化物向低级氧化物逐级还原的原则。 MnO2 → Mn2O3 → Mn3O4 → MnO → Mn O2%：36.81 30.41 27.97 22.5 影响Mn还原的因素分析 （MnO）+ C = [Mn] + CO ΔG0=69050－50.20T Si的还原 Si的还原（过程） Si的来源 影响Si还原的因素 Ti的还原 Ti的还原 P的还原 炉料中的P：磷灰石（3CaO· P2O5）:为主 蓝铁矿（3FeO· P2O5· 8H2O） 2（3FeO· P2O5· 8H2O）+16 CO = 3Fe2P + P +16 CO2 +16H2O T ＜ 950~1000℃ 2（3FeO· P2O5· 8H2O）+16 C = 3Fe2P + P +16 CO2 +16H2O T ＞ 950~1000℃ 3CaO· P2O5 + 5 C = 3CaO + 2P +5CO T开始 = 1000~1100 ℃ 当SiO2存在时，有利于3CaO· P2O5 的还原： 2（3CaO · P2O5）+3 SiO2 +10 C = 3（2CaO · SiO2）+4P +10CO P → Fe2P、Fe3P 高炉内有利于P还原的条件 ① SiO2的存在，可促进P的还原。 ② 从3CaO · P2O5中置换出的P2O5易于挥发（300℃升华），与C相遇而被还原。 ③ [ P]可与[Fe]结合成稳定的化合物[Fe2P]、[Fe3P]。 ④ 高炉内的强还原气氛，利于P的还原。 长期冶炼实践表明，炉料中的P几乎全部还原进入生铁，因此必须控制炉料的含P量，才能控制生铁的含P量。 1.3.5 炉缸中液态渣铁间的氧化还原反应——耦合反应 炉缸内渣铁间耦合反应的特点 当铁滴穿过渣层时，及在渣铁界面上，都会发生液态