《高炉炼铁技术知识》项目7任务7.1CO、C、H2还原反应.pptVIP

项目7 ----氧化物还原及生铁形成;[学习任务];7.1.1高炉内氧化物还原基本理论 高炉冶炼过程基本上就是铁氧化物还原过程。金属氧化物的还原反应可按下面的通式表示： MeO+B=BO+Me±Q 式中Me——金属氧化物 B——还原剂 Me——金属元素 Q——反应热效应;在高炉冶炼条件下，各种氧化物由易到难的还原顺序： CuO→PbO → FeO → MnO → SiO2 → Al2O3 → MgO → CaO 其中， a.Fe和Mn的高价氧化物都是易还原的氧化物。 b.在高炉冶炼的温度范围内(600—1600℃)，铜、铅和铁的氧化物全部能被C、C0和H2还原； c.MnO、SiO2只能部分被还原； d.A1203、MgO、CaO都不能被还原。所以在高炉炉料中的A1203、MgO、CaO全部进入炉渣， e.MnO，SiO2部分进入炉渣。 ???;7.1.2铁氧化物的还原顺序 生铁成分中90％以上是铁，是从铁的氧化物中还原出来的，因此弄清铁氧物的还原，也就抓住了高炉内氧化物还原的实质。 一、铁氧化物的还原顺序 由实验和生产实践得知，铁氧化物是按下面的顺序还原： ＜570℃时：3Fe2O3→ 2Fe3O4 →6 Fe 失氧量 1/9 8/9 ＞570℃时：3Fe2O3→ 2Fe3O4 →6 FeO →6 Fe 失氧量 1/9 2/9 6/9; 特点： (1)从Fe203逐级还原成Fe，除反应式一为吸热反应外，其余的反应均为放热反应。 (2)气相产物为CO2。在高炉这种以CO为还原剂，气相产物为C02的还原反应称为间接还原。 (3)除反应一外，都是可逆反应。 ;?2．温度对反应的影响 ; 7.1.4 用固定碳还原铁氧化物 焦炭从炉顶装入，直到风口始终以固体状态存在。到风口才被鼓人的热风燃烧。生成煤气并产生大量的热，提供高炉冶炼所需要的热量，所以焦炭既是还原剂，又是发热剂。矿石中的铁氧化物不可能在高炉上部全部还原，总有一部分下到高温区进行最后还原——直接还原。;1．还原反应的特点 根据铁氧化物还原的顺序，用固体碳的还原反应有： ＞570℃时： 3Fe2O3+C＝2Fe3O4 +CO － 108982kJ Fe3O4+C＝3FeO + CO － 194393kJ FeO+C＝Fe +CO － 152190kJ ＜570℃时： 3Fe2O3+C＝2Fe3O4 +CO － 108982kJ Fe3O4+4C＝3Fe + 4CO － 164309kJ;特点： (1)都是吸热反应，并且直接消耗焦炭中的固定碳。 (2)反应物没有气???，反应产物有气相．所以，反应是不可逆的。 高炉中用固体碳作还原剂，生成的气相产物为CO的还原反应统称为直接还原。 ;2．碳素气化反应的影响 第一步通过间接还原，即： FeO+CO=Fe+C02 第二步是间接还原的气相产物C02,与固体碳发生反应： C02+C=2CO 将上述两步反应叠加起来即得反应式: FeO+CO =Fe+C02 C02+C=2CO FeO+C=Fe+C0;温度对反应的影响 ;高炉所用的冶金焦一般在800℃才开始发生碳素气化反应，到l100℃时则激烈进行，这时C02几乎100％与焦炭反应而不能存在。所以，高炉中的直接还原是在800℃开始。 把高炉中低于800℃区域称为间接还原区； 800～l100℃区域为间接还原和直接还原同时进行的区域 大于1100℃区域为直接还原区。 ;7.1.5用H2还原铁氧化物 高炉冶炼过程的还原剂除CO和固体碳外，还有燃料带入以及鼓风水分分解等产生的氢气。在没有喷吹燃料的高炉煤气中，一般含H2量只占1.8％～2.5％，当高炉喷吹燃料后，煤气中H2的浓度随喷吹燃料的种类及喷吹数量而变化。氢与氧的亲和力很强。因此，H2作为还原剂的作用也就愈来愈大了。 ;1．还原反应的特点及温度的影响 ＞570℃时： 3Fe2O3+ H2 ＝2Fe3O4 + H2O － 21813kJ Fe3O4+ H2 ＝3FeO + H2O － 63597kJ FeO+ H2 ＝Fe + H2O － 27717kJ ＜570℃时： 3Fe2O3+ H2 ＝2Fe3O4 + H2O － 21813kJ Fe3O4+4H2 ＝3Fe + 4