《高炉炼铁技术知识》项目7任务7.2氧化物还原及生铁形成.pptVIP

1 项目7 ----氧化物还原及生铁形成 高炉炼铁技术 任务7.2——高炉中非铁元素的还原 2 学习任务 一 二 三 高炉中锰、硅、 磷还原顺序、 反应式、反应 特点 锰、硅、磷 还原的条件 高炉炼锰铁 时应该注意 的问题 3 7.2.1锰的还原 高炉内锰氧化物的还原也是从高价向低价逐级进行的，顺序为： MnO2→ Mn2O3→ Mn3O4→ MnO→ Mn 用气体还原剂(CO、H2)很容易把高价锰氧化物还原成氧化锰(MnO)，反应式如下： 2MnO2 +CO＝ Mn2O3 +CO2 ＋226797kJ 3Mn2O3 +CO＝ 2Mn3O4 + CO2 ＋ 170203kJ Mn3O4+CO＝3 MnO +CO2 ＋ 51906kJ 4 MnO是相当稳定的化合物，它的分解压比FeO小得多，在1400℃的条件下用H还原时平衡气相中只有0.16%的HO，用CO还原时则只有0.03%的CO。由此可见，高炉冶炼条件下MnO的还原不可能由低温区的间接还原反应获得，只能由高温区的直接还原反应获得。其反应式为： 5 Mn 还原的条件： （1）高温是Mn还原的首要条件， （2）高碱度是重要条件。 8 7.2.2硅的还原 Si在自然界中以SiO2的形态存在，高炉中的Si主要来自矿石和焦炭。SiO2是较稳定的化合物，它的生成热很大： Si+O2=SiO2 +116580KJ SiO2+2C=Si+2CO 一628277KJ SiO2+C=SiO+CO SiO+C=Si+CO 9 SiO2+Si=2SiO +)2SiO+2C=2Si+2CO SiO2+2C=Si+2CO 首先，在风口燃烧带高温条件下SiO2还原产生SiO：SiO2+C=SiO+CO 而SiO的蒸汽压力很大，在1890℃时达到1个大气压，故很容易挥发。由于气态的SiO与焦炭接触良好，因而促进了Si的还原： SiO气+C=Si+CO 10 另外，风口前气化产生的SiO在上升过程中与下降的铁水接触，被铁水中的C所还原，还原产生的Si很容易进入生铁。 SiO气+[C]=[Si]+CO 其次，由于还原产生的Si溶解于生铁中形成稳定的Fe—Si化合物，如FeSi、Fe3Si、Fe．Si2等，同时放出热量，抵偿了部分热消耗。 SiO2+2C+Fe=FeSi+2CO 一554603KJ 由于铁的存在，有利于Si的还原。 11  为了加速Si的还原，可采取以下措施： 1．提高高炉下部温度：确切地说要提高炉渣的温度。渣温愈高，Si还原量愈多、渣温高时，渣中FeO量少，Si再氧化反应也减少： 2(FeO)+[Si]=(SiO2)+2(Fe] 因此，生铁含Si量的多少成为判断炉温水平高低的重要标志。 2．改变造渣制度。 3．选用较好的原料。 12 Si的还原 ①生铁中[Si]的要求： 制钢铁[Si]≤0.6 铸造铁1.25≤[Si]≤4.25 ② Si 还原的特点： 大量吸热 全部直接还原 K↑ ③ Si 还原的途径： 气化还原： SiO2+C=SiO（g）+CO SiO（g）+[C]=[Si]+CO 渣铁反应：（SiO2）+2[C]=[Si]+2CO ④控制Si 还原的因素： 提高炉缸温度利于Si 的还原，↓炉渣R利于Si的还原 13 7.2.3磷的还原 磷在炉料中主要以磷酸钙(CaO)3P205的形态存在，有时也以兰铁矿((FeO)3P205]·8H20形态存在。 实验研究指出：兰铁矿脱水后比较容易还原，在900℃时用CO作还原剂(用H2则为700℃)，磷就可以还原出来，到1100～1300℃时，还原进行完全，反应式如下： 14 2Fe3(P04)3+16H2=3Fe2P+P+16H20 2Fe3(P04)3+16CO=3Fe2P+P+16C02 磷酸钙是比较稳定的化合物，它在高炉内首先进入炉渣，被渣中SiO2置换出自由状态的P205改善了还原条件，再进行直接还原。 15 磷几乎能全部还原进入生铁，其原因是： （1）炉内有大量的焦炭；炉渣中有过量的，改善了磷的还原条件； （2）P205易挥发成气体，增加了与焦炭的接触机会； （3）还原出来的P被Fe吸收进入生铁形成Fe3P； （4）高炉渣中FeO很少，使还原进入生铁中的P能够稳定存在。 16 磷是生铁中有害成分。高炉要冶炼低磷生铁，只有采用含磷低的原料。如果原料含磷高时，采用高碱度渣冶炼，就可以阻止10％～20％的磷酸钙还原，而直