点击图片查看原图
河南信阳高炉炼铁原理
在高炉冶炼过程中，我们非常关心氧化铁的还原状况。二种铁氧化物-fe2o3、fe3o4和feo必在髙炉条件下均可被煤气还原，高炉煤气中的还原成分主要是co，高炉煤气还原氧化铁的能力可用图1-9来分析,图中的4点表示髙炉鼓风的氧势及温度，鼓风进人髙炉风口区与焦炭中c进行燃烧反应：2c+o2=2co使煤气温度升商而氧势下降到3点，煤气在焦炭表面可立即把还原生成的co2分解成co,因而有最低的氧势(B-D线)，而矿石表面生成其氧势最高（C-D线），而实际的煤气氧势在两者之间波动。
随着煤气上升时温度不断下降，煤气氧势由于反应速度降低而使高低差距变小，但煤气氧势在整个高炉部位都低于氧化铁的氧势,表示高炉煤气在各个部位均有还原各种自由氧化铁的能力。
曲线a,b,c,d向上斜,曲线b向下斜，前者为放热反应，后者为吸热反应。而其中的还原具有特殊的意义，因为feo+co=fe+co2反应的平衡曲线位置最高，说明它平衡要求的最多，所以feo最难还原。例如900℃时，用co=60%的煤气（co+co2=100%)不可能将feo还原成fe,但完全可以将还原成feo。根据煤气在炉内分布特点可知，feo的还原主要产生在高炉的中下部，而fe3o4还原成feo以及fe2o3还原成fe3o4主要产生在髙炉的上部。根据髙炉内煤气与炉料运动的特点，高温的co在风口前端上升过程中首先把feo还原为fe，而剩佘的co也完全可以把fe3o4还原成feo因此髙炉的化学能利用率很髙。
还原剂的过剩系数为了使铁矿石能充分地进行还原’而且抑制逆反应，必须使用过量的co,过剩系数一般大于1，因此以上反应均应改为：在低温时，由于间体碳与矿石都是固体，相互间的接触面太小，因此以上反应都是极其有限的。
但是在900℃以上的高温区，由于co3+c=2co反应的存在，所以用固体碳作还原剂时，在髙温区的反应都是通过下列两个阶段进行的：硅碳合金厂家综合二式后即得从以上反应可以看出，用固体碳作还原剂时，在髙温状况下是通过转化为co来进行的，而且只有co才能问矿石保持充分的接触。硅铁球因此在这种悄况下，用固体碳作还原剂时要看c+co2=2co的反应速度。在低温时，其反应速度很慢，因而用c作还原剂的反应儿乎没有，但在900℃左右时，此反应进行速度很快，在1000℃以上时，只要有co2存在，就将立即与C作用成为co,使co2不能存在。可见在髙温时，是通过co的作用还原出fe来的，故反应的最终结果是消耗了固体碳。由于高炉内煤气流速很大，只有在温度髙于700~730℃的下部地区，反应式co2+c=2co才有可能达到平衡。
从理论上讲feo可以被固体碳还原，但是在上述温度范围内，co2+c=2co的反应很慢，实验指出，在650℃时大约要12h,800℃时大约需外，而且还受动力学条件的影响，因此高炉内用固体碳开始还原铁氧化物的温度并不十分肯定。不过高炉内用固体碳作还原剂的反应还是存在的，它表现为液态炉渣中的feo与焦炭中的c,或与铁水中碳之间的反应，例如此反应是可逆反应，它向右进行时叫的还原反应，或叫碳索溶解反应，消耗大量固体碳与热量，当它向左进行时，叫做co的分解反应，它放出大量的热并且产生炭黑（沉积碳、铁氧化、铁还原与温度的关系平衡图和此反应的平衡温度图共间含量，故反应式fe3o4+co=3feo+co2只能向左而不能向右进行，因而温度低于647℃时是fe3o4的稳定区。
由于co2+c=2co反应在高炉条件下，对于低于800℃的区域不能控制气相成分，在800~1000℃区域内只能部分影响煤气成分，硅铁粉在高于1000℃的区域基本上完全能控制煤气成分。又由于喷吹燃料与焦比等因索的影响，铁氧化物还原的热力学条件虽然和髙炉实际情况不尽相同，但是在计算理论耗炭量时仍是不可缺少的，而且还是理论分析的重要依据。阴影部分，是髙炉生产中co2的变化范围，对于生产指标先进的高炉，co2含量一般在20%左右，折算后的成分接近阴影部分的下沿。一般髙炉co2含量在15%左右，它相当于接近阴影部分的上沿。总之，实际煤气中的含量离平衡状态还很远,因此煤气的利用潜力是很大的。
了解更多产品信息请登录硅碳合金http://www.ayhythj.com/cp/class/?53.html
