11-4. Доменный процесс и получение доменного газа 3

Высокая температура и большая скорость газового потока обеспечивают интенсивный процесс газификации, и весовое напряжение горна по коксу составляет 1000 кг/(м2ч) и более. Полученный воздушный генераторный газ с высокой температурой поднимается вверх, пронизывая куски шихтовых материалов, медленно опускающиеся вниз навстречу потоку газа, и, отдавая тепло шихте, обеспечивает протекание в печи всех эндотермических реакций.

Как видно из рис. 11-10, в верхней части печи по мере нагрева материалов идет удаление внешней и внутренней (гидратной) влаги из шихты, которое заканчивается при температуре порядка 800 °С.

Здесь же из кокса выделяются летучие вещества, главным образом водород. При температуре 600 °С и выше происходит разложение известняка CaCO3 → CaO + CO2, протекающее с поглощением тепла. Выделяющаяся при этом двуокись углерода смешивается с потоком газа, увеличивая его балласт.

В области относительно невысоких температур (от 400 до 950 °С) происходит косвенное восстановление железа из руды. Для восстановления расходуется окись углерода, проходящая через слой шихты. Процесс восстановления железа окисью углерода может быть выражен суммарным уравнением

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 + 77.036 Мдж (11-5)

Из приведенных уравнений видно, что при косвенном восстановлении расходуется некоторая часть окиси углерода, содержащейся в газе, а взамен нее в поток газа включается двуокись углерода. Реакции протекают в конечном счете с выделением тепла.

В области высоких температур (выше 950 °С) идет процесс прямого восстановления:

FeO + C = Fe + CO — 144.352 Мдж (11-6)

Т. е. в процессе прямого восстановления углерод окисляется за счет кислорода закиси железа FeO, а получающаяся окись углерода присоединяется к газовому потоку. Процесс идет с поглощением тепла. Прямым путем восстанавливается в железо примерно половина закиси железа, но косвенное восстановление более выгодно, и поэтому зону умеренных температур целесообразно увеличивать.