от химически анализи
-2 -
8 c. - 8. а. Фиг.6 Области на фазова стабилност в частичната система Fe-O-C в координатната система Pcoz/Pco -100O! Ľ
Резултатите от термодинамичните изчисления в системата Fe-O-C-H са обобщени в диаграмата на Ellingham-Richardson на ФИГ. 7. Всички изчисления са направени, като се приеме, че реагентите и продуктите в разглежданите химични реакции са в стандартното състояние. Диаграмата на фиг. 7 е допълнена от номографски скали, от които можем да разчитаме равновесното дисоциационно налягане на кислорода и съотношението на равновесните парциални налягания на въглероден окис към въглероден диоксид, ако въглеродът или въглеродният оксид се използват за намаляване или съотношението на частичното равновесие налягане на водород към водна пара. водородът се използва за намаляване. Фиг. 7 Диаграма на Елингъм-Ричардсън на системата Fe-O-C-H
Диаграмите на фиг. 6 и 7 показват, че редукцията на железни оксиди ще протича постепенно според схемата:
От диаграмата на фиг. 6, минималната температура на редукция на железен оксид от въглероден окис до метално желязо е определена на 727 ° C, като пресичане на линията d с линията c'C, като се приеме, че активността на железния оксид в системата е равно на 1. концентратът може да намали тази активност и по този начин да увеличи минималната температура на редукция на железен оксид до метално желязо. Например, ако приемем активността на железния оксид в системата от 0,35, минималната температура, необходима за редукция
желязо, определено като пресичане на линията d с линията c "'на фиг. 6, увеличено с 838 ° С. От диаграмата на фиг. 6 и диаграмата на Ellingharn-Richardson на фиг. 7 следва още, че при минимално определена редукционна температура от 727 ° C PCO 2/PCO = 0,8, което означава, че концентрацията на въглероден оксид ще преобладава в редуциращата атмосфера, която ще трябва допълнително да се изгори до въглероден диоксид извън работното пространство на пещта, диаграмата на Ellingharn-Richardson, показана на фиг.
3.0 Експериментална част
Целта на експерименталната работа беше да се проверят термодинамичните изчисления и предположения в лабораторен мащаб и да се оптимизират технологичните параметри на редукция на Fe-концентрат, така че да се получи метализиран агломерат или метализирани пелети, подходящи за производство на стомана. Таблица 1 в глава 1.1 показва, че концентратът Fe е много фин материал със съдържание на около 97% фракции под 0,1 mm. Това означава, че такъв материал не може да се използва като заряд в доменни пещи или електрически дъгови пещи и трябва да бъде тестван чрез агломерация или пелетизиране. Най-предпочитаният метод е гранулирането. За да се увеличи съдържанието на желязо и основността на пелетите, към Fe-концентрата от Sereda по време на производството на пелети се добавят различни видове железосъдържащи отпадъци, произтичащи от производството и преработката на стомана, варовик и кокс, както е показано в Таблица 12, заедно с химичния състав, както следва: произведени пелети. За да се определи минималната температура на директно намаляване в реалната система на Fe-концентрат, беше извършен рентгенов анализ на проба № 5 на MON дериватограф.
Проба от микропелета, съдържаща 86,70% Fe концентрат и 13,30% кокс, се нагрява в оксалов тигел, затворен с капак на въздух, със скорост 10 ° С min-1 от температурата на околната среда до 1200 ° С. Записът на DTA анализ е показан на ФИГ. 8. и оценката му е в табл.13. Химичният състав на въздушно охлажданата микропелета с обща загуба на тегло от 12,5% е: 49,49% Fe, 41,26% FeO, 18,53% Fe 2 O 3 и 4,46% Fe метал. пр.н.е.: o
Принципът беше, че водородът с постоянен дебит се подава в реакционна тръба, нагрята до желаната температура, където железните оксиди се редуцират. Нереагиралият водород и водни пари от редукцията на железни оксиди се отстраняват от реакционната тръба през колона със силикагел, където се събират водни пари и в следващия дебитомер се измерва само дебитът на нереагиралия водород.
Устройството се използва и в лабораторни тестове за директно редуциране на пелети с твърд редуциращ агент, като се използва коксов прах в пелетите като редуциращ агент и редукцията се извършва в неутрална атмосфера на аргон. За да се увеличи ефективността на редукция, част от пелетите от твърд редуктор също се редуцират във водородна атмосфера. Редуцираните пелети с метално-гланцова повърхност бяха използвани за металографски анализ или смлени след охлаждане във водородна или аргонова атмосфера, а пробите бяха използвани за рентгенов и химичен анализ. Химичен състав на редуцираните пелети, заедно с изчислената ефективност на редуцираното желязо (11Fe) според съотношението:
11Fe = (тегл.% Fe/тегл.% Fe метал) .100 са обобщени в табл.14. Запис на R TG анализ на проби след директно намаляване на проба № 5 при температура 1100 ° C
за време на редукция от 30, 60, 120 и 180 минути. на фиг. 10. Макрофотографията и микрофотографиите на металографски разрези на избрани проби от гранули, редуцирани във водородна атмосфера, са показани на ФИГ. 11, 12 и 13. Макрофотографията и микрофотографиите на участъци от избрани проби от гранули, редуцирани с твърд редуктор в атмосфера на аргон, са показани на фиг. 14, 15 и 16.,. . ':
В проба № 2, която съдържа 9,3% варовик, ефективността на редукция на металното желязо е 96,74% (проба SP 23, табл. 14), докато при редукцията на проба № 1 (проба SP 17, табл. 14 )) където варовик не е добавен поради свързване
, части от железен оксид със силициев диоксид под формата на фаялит намаляват само 93,92 r
% желязо. т
Зависимостта на ефективността на редукция на желязото от времето и температурата на редукция във водородна атмосфера е показана на фиг. 17, а зависимостта на ефективността на редукция на желязото от времето и вида на редуциращия агент, използван при 1100oC, е показана на фиг. 18. От диаграмата на фиг. 17 и таблица 14 следва, че при редуциране на пелетите във водородна атмосфера при температура от 1000 до 110 ° C и време на редукция по-голямо от 180 минути. Железните оксиди се редуцират от Fe концентрат с ефективност от 83,29 до 93,92%, докато съдържанието на желязо в пелетите се увеличава от първоначалните 53,05% Fe до 66,38% и 68,28% Fe при съдържание на хром оксид в редуцираните пелети 1,73 до 2,68%. При по-висока температура (1000 ° C) е постигната по-висока ефективност на редукция на желязо от Fe-концентрат, отколкото при по-ниска температура (1000 ° C). От макроскопското наблюдение на пелетните участъци (макрофотографията на пелетите може да се види на фиг. 11 и 12), че намаляването на пелетите във водородна атмосфера е причинило
-26 -
.0 Заключение
Fe-концентратът от Serede е много фин материал със съдържание на сцепление около 97% под 0,1 mm, което означава, че такъв материал не може да се използва като заряд в доменни пещи или електрически дъгови пещи и трябва да бъде тестван чрез агломерация или пелетизиране . Въз основа на термодинамичен анализ и лабораторни тестове за редукция на Fe-
концентрат от Serede показва, че директното редуциране на железни оксиди с твърд вътрешен редуктор е най-изгодно. Директното редуциране на железните оксиди от Fe концентрата започва при температура 956 ° C, но според лабораторните тестове за оптимална температура на редукция може да се счита, че е от 1000 до 1100 ° C. Възможна е висока ефективност от 94 до 96% за намаляване на желязото от концентрат Fe
постигнато, ако се използва комбиниран метод на редукция с твърди и газообразни редуктори. При директното и индиректното редуциране на Fe-концентрат от Serede при температура от 1000 до
11 OOoC не намалява хром оксидите.
Поради високото съдържание на реактивни компоненти CaO, SiO2 и A1203, във Fe-концентрата от Sereda, съдържанието на метали в редуцирания агломерат или пелети може да бъде увеличено над ограничената теоретична концентрация от 68% Fe само чрез добавяне на железни отпадъци, включително мащаб или конвертор на отпадъчни води или утайки във Fe -концентрат. По този начин съдържанието на желязо в редуцирания агломерат или пелети може да се увеличи до 86% Fe. -30-