din analize chimice
-2 -
8 c. - 8. a. Fig.6 Domenii de stabilitate a fazei în sistemul parțial Fe-O-C din sistemul de coordonate Pcoz/Pco -100O! Ľ
Rezultatele calculelor termodinamice din sistemul Fe-O-C-H sunt rezumate în diagrama Ellingham-Richardson din FIG. 7. Toate calculele au fost făcute presupunând că reactanții și produsele din reacțiile chimice considerate sunt în starea standard. Diagrama din Fig. 7 este completată de scări nomografice din care putem citi presiunea de disociere în echilibru a oxigenului și raportul presiunilor parțiale de echilibru ale monoxidului de carbon la dioxidului de carbon dacă carbonul sau monoxidul de carbon sunt utilizate pentru reducere sau raportul parțial de echilibru. presiunile hidrogenului la vaporii de apă.hidrogenul este utilizat pentru reducere. FIG. 7 Diagrama Ellingham-Richardson a sistemului Fe-O-C-H
Diagramele din figurile 6 și 7 arată că reducerea oxizilor de fier va continua treptat conform schemei:
Din diagrama din Fig. 6, temperatura minimă de reducere a oxidului de fier de monoxid de carbon la fier metalic a fost determinată a fi 727 ° C, ca intersecție a liniei d cu linia c'C, presupunând că activitatea oxidului de fier în sistem este egal cu 1. concentratul poate reduce această activitate și astfel poate crește temperatura minimă de reducere a oxidului de fier la fierul metalic. De exemplu, presupunând activitatea oxidului de fier în sistem de 0,35, temperatura minimă necesară pentru reducere
fier, determinat ca intersecția liniei d cu linia c "'din Fig. 6, crescută cu 838 ° C. Din diagrama din Fig. 6 și diagrama Ellingharn-Richardson din Fig. 7 rezultă în continuare că la temperatura minimă de reducere determinată de 727 ° C PCO 2/PCO = 0,8, ceea ce înseamnă că concentrația de monoxid de carbon va predomina în atmosfera reducătoare, care va trebui să fie arsă suplimentar în dioxid de carbon în afara spațiului de lucru al cuptorului, de la diagrama Ellingharn-Richardson prezentată în Fig.
3.0 Partea experimentală
Scopul lucrării experimentale a fost de a verifica calculele și ipotezele termodinamice la scară de laborator și de a optimiza parametrii tehnologici de reducere a concentratului de Fe, astfel încât să se obțină un aglomerat metalizat sau pelete metalizate adecvate pentru producția de oțel. Tabelul 1 din capitolul 1.1 arată că concentratul de Fe este un material cu granulație foarte fină, cu un conținut de aproximativ 97% din fracțiuni sub 0,1 mm. Aceasta înseamnă că un astfel de material nu poate fi utilizat ca încărcare în furnale sau cuptoare cu arc electric și trebuie testat prin aglomerare sau peletizare. Cea mai preferată metodă este peletizarea. Pentru a crește conținutul de fier și basicitatea peletelor, diferite tipuri de deșeuri cu fier care provin din producția și prelucrarea oțelului, calcarului și cocsului au fost adăugate la concentratul de Fe de la Sereda în timpul producției de pelete, după cum se arată în Tabelul 12 împreună cu compoziția chimică după cum urmează: pelete produse. Pentru a determina temperatura minimă de reducere directă în sistemul real de concentrat de Fe, analiza cu raze X a probei nr. 5 a fost efectuată pe un derivatograf MON.
O probă de micropeletă conținând 86,70% concentrat de Fe și 13,30% cocs a fost încălzită într-un creuzet oxal închis cu un capac în aer la o rată de 10 ° C min-1 de la temperatura ambiantă la 1200 ° C. Înregistrarea analizei DTA este prezentată în FIG. 8. iar evaluarea sa se află în fila.13. Compoziția chimică a micropeletei răcite cu aer cu o pierdere totală în greutate de 12,5% a fost: 49,49% Fe, 41,26% FeO, 18,53% Fe 2 O 3 și 4,46% Fe metal. bc: o
Principiul a fost că hidrogenul la un debit constant a fost alimentat într-un tub de reacție încălzit la temperatura dorită, unde oxizii de fier au fost reduși. Hidrogenul neacționat și vaporii de apă generați în timpul reducerii oxizilor de fier au fost îndepărtați din tubul de reacție printr-o coloană de silicagel, unde s-a colectat vaporii de apă și s-a măsurat numai debitul hidrogenului nereacționat în următorul debitmetru.
Dispozitivul a fost, de asemenea, utilizat în teste de laborator pentru reducerea directă a peletelor cu un agent de reducere solid, folosind praf de cocs prezent în pelete ca agent de reducere și reducerea fiind efectuată într-o atmosferă de argon neutru. Pentru a crește eficiența de reducere, o parte a peletelor de agent reducător solid a fost, de asemenea, redusă într-o atmosferă de hidrogen. Peletele reduse cu o suprafață metalică lucioasă au fost utilizate pentru analize metalografice sau măcinate după răcire într-o atmosferă de hidrogen sau argon, iar probele au fost utilizate pentru analiza cu raze X și chimică. Compoziția chimică a peletelor reduse împreună cu eficiența calculată a fierului redus (11Fe) în funcție de relația:
11Fe = (în greutate% Fe/greutate% Fe metal) .100 sunt rezumate în tab-ul 14. Înregistrarea analizei R TG a probelor după reducerea directă a probei nr. 5 la o temperatură de 1100 ° C
pentru un timp de reducere de 30, 60, 120 și 180 min. în FIG. 10. Macrofotografia și fotomicrografiile secțiunilor metalografice ale probelor selectate de pelete reduse într-o atmosferă de hidrogen sunt prezentate în FIG. 11, 12 și 13. Macrofotografia și fotomicrografiile secțiunilor probelor selectate de pelete reduse cu un agent de reducere solid într-o atmosferă de argon sunt prezentate în Fig. 14, 15 și 16.,. . ':
În eșantionul nr. 2, care conținea 9,3% din calcar, eficiența reducerii fierului metalic a fost de 96,74% (eșantionul SP 23, tab.14), în timp ce în reducerea eșantionului nr. 1 (eșantionul SP 17, tab.14 )) unde calcarul nu a fost adăugat din cauza legării
, părți de oxid de fier cu silice sub formă de fayalit au redus doar 93,92 r
% fier. t
Dependența eficienței de reducere a fierului de timpul și temperatura de reducere într-o atmosferă de hidrogen este prezentată în Fig. 17 și dependența eficienței de reducere a fierului de timpul și tipul de agent de reducere utilizat la 1100oC este prezentată în Fig. 18. Rezultă din diagrama din Fig. 17 și Tabelul 14 că, atunci când reduceți peletele într-o atmosferă de hidrogen la o temperatură de 1000 până la 110 ° C și un timp de reducere mai mare de 180 min. Oxizii de fier sunt reduși din concentratul de Fe cu o eficiență de 83,29 până la 93,92%, în timp ce conținutul de fier din pelete a crescut de la 53,05% Fe original la 66,38% și 68,28% Fe la conținutul de oxid de crom în peletele reduse de 1,73 la 2,68%. La o temperatură mai ridicată (1000oC) s-a obținut o eficiență mai mare a reducerii fierului din concentratul de Fe decât la o temperatură mai mică (1000oC). Din observarea macroscopică a secțiunilor de pelete (macrofotografia peletelor poate fi văzută în figurile 11 și 12) că reducerea peletelor într-o atmosferă de hidrogen a provocat
-26 -
.0 Concluzie
Concentratul de Fe de la Serede este un material cu granulație foarte fină, cu un conținut de tracțiune de aproximativ 97% sub 0,1 mm, ceea ce înseamnă că un astfel de material nu poate fi utilizat ca încărcare în furnalele sau cuptoarele cu arc electric și trebuie testat prin aglomerare sau peletizare . Pe baza analizei termodinamice și a testelor de laborator de reducere a Fe-
concentratul din Serede arată că reducerea directă a oxizilor de fier cu un agent reductor intern solid este cea mai avantajoasă. Reducerea directă a oxizilor de fier din concentratul de Fe începe la o temperatură de 956 ° C, dar conform testelor de laborator, temperatura optimă de reducere poate fi considerată a fi de la 1000 la 1100 ° C. Este posibilă o eficiență ridicată de 94 până la 96% în reducerea fierului din concentratul de Fe
realizat dacă se utilizează o metodă combinată de reducere cu agenți reducători solizi și gazoși. În reducerea directă și indirectă a concentratului de Fe de la Serede la o temperatură de 1000 până la
11 OOoC nu reduce oxizii de crom.
Datorită conținutului ridicat de componente reactive CaO, SiO2 și A1203, în concentratul de Fe de la Sereda, conținutul de metal al aglomeratului redus sau al peletelor poate fi crescut peste concentrația teoretică limitată de 68% Fe doar prin adăugarea deșeurilor feroase, inclusiv solzi sau convertor efluenți sau nămol în concentrat de Fe. În acest fel, conținutul de fier din aglomeratul redus sau pelete poate fi crescut până la 86% Fe. -30-