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铁氧化物在高炉内的还原反应有哪些规律

发布时间:2018/5/9 16:31:28 点击率:

  规律如下:(1)还原顺序。不论用何种还原剂,铁氧化物还原是由髙级氧化物向低级氧化物到金属逐级进行的,顺序是:

  铁还原氧化物顺序

  在低于570℃时,Fe3O4还原得到Fe,而不是570℃以上那样是FeO,是因为FeO在570℃是不能稳定存在的,它会分解为Fe3O4和Fe。

  (2) 用气体还原剂CO、H2还原时:

  1) Fe2O3是不可逆反应:

  三氧化二铁不可逆反应

  2) Fe3O4和FeO是可逆反应:

  四氧化三铁和氧化铁可逆反应

  为保证反应向右进行达到高炉冶炼的目的,必须用过量的还原剂来保证:

  还原剂还原

  式中,n称为过剩系数,其值随温度而变,可由该温度下可逆反应达到平衡状态时的煤气成分或平衡常数确定:

  通过实验室测定和热力学计算得到上述诸反应的平衡气相成分列于表3-1。而根据这些数据作成的图示表3-1铁氧化物还原反应的平衡气相成分

  铁氧化物还原反应的平衡气相成分

  根据表3-1或图3-1上的平衡气相成分可以算出任何温度下的n值,例如在1000℃FeO还原到Fe时平衡气相成分中CO2值为28.4%(体积分数),则

  3) 上述诸还原反应中,只有反应3-5是放热反应,其余都是吸热反应。在图3-1上反应3-5随温度升高曲线走向上方,而其余各反应的曲线则往下方。这样,随着温度的升高反应3-5的n值越来越大,而其余反应的n值则越来越小。两组还原平衡曲线(通常称它们为Fe-O-C系和Fe-O-H系气相平衡曲线)相交在 810℃。它告诉人们:在810℃时CO和H2夺氧能力相等,高于810℃时H2的夺氧能力大于CO,而低于810℃时则相反。

  不同温度下一氧化碳还原氧化物气相平衡图

  图3-1 不同温度下CO、H2还原氧化物气相平衡图

  (3)用固体还原剂C时

  上述诸反应均为不可逆反应,而且都是吸热反应,所以都在高温下进行。


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