|
Материалы

Повышение эффективности процесса прямого восстановления железа в процессе XIL-III


СН4 + Н2О + Q → 3Н2 + СО

Н2 + СО2 + Q → СО + Н2О

Для XIL-III в условиях Лебединского ГОКа существует возможность повышения эффективности работы печи металлизации за счёт инжекции кислорода в восстановительный газ и его частичного сгорания. По литературным данным инжекция кислорода повышает температуру восстановительного газа и производительность печи (рис. 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Воздействие инжекции кислорода на температуру восстановительного газа и производительность

 

До инжекции кислорода на установке XIL-III была разработана математическая модель изменения производительности печи в зависимости от расхода кислорода на инжекцию. Был рассмотрен вопрос с точки зрения прохождения реакций в печи при обычном способе прямого восстановления и с инжекцией кислорода в восстановительный газ.

В процессе прямого восстановления железной руды с газом между твёрдой и газообразной фазами происходят несколько гетерогенных реакций.

Руда подогревается до нужной для восстановления температуры горячим восстановительным газом. Затем из руды удаляется кислород с помощью нескольких химических реакций с водородом и оксидом углерода. Механизм восстановления можно представить следующим образом: шаги восстановления твёрдых

Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe

Полная реакция (кал/г∙моль)

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O (+22806)

Механизм (кал/г∙моль)

3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O (-2798)

Fe3O4 + H2 = 3FeO + H2O (+18502)

FeO + H2 = Fe + H2O (+5702)

Восстановление оксидом углерода

Полная реакция (кал/г∙моль)

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 (-6708)

Механизм (кал/г∙моль)

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO (-12636)

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 (+8664)

FeO + CO = Fe + CO2 (-4136)

Как видно по теплу реакций, восстановление оксидов железа водородом является эндотермическим процессом, а восстановление с оксидом углерода — экзотермическим процессом. Процесс HYL, где используется восстановительный газ с высоким содержанием водорода, полный процесс восстановления является эндотермическим.

Науглероживание оксидом углерода

2Fe + 2CO = Fe3C + CO2 (-35240)

2CO = C + CO2 (-21220)

CO + H2 = C + H2O (-31382)

Науглероживание метаном

3Fe + 2CO = Fe3C + CO (-35240)

2CO = C + CO2 (-21220)

CO + H2 = C + H2O (-31382)

3Fe + CH4 = Fe3C + 2H2 (+23869)

CH4 = C +2H (+17889)

Газообразная фаза в процессе прямого восстановления является смесью нескольких газов, которые должны обладать высокой восстановительной способностью; другими словами, должно быть высокое соотношение восстановления к окислительной смеси, что можно выразить следующим образом: восстановительная способность = (Н2 + СО) / (Н2О + СО2).

1 2 3
Общее время работы: 469.02704238892 мс
Использование памяти: 658 КБ