где а — количество выделившегося
сажистого углерода, %; х—
время, мин; т
и к—
константы выделяют начальный линейный период т ~ 1 и второй период, где
т —*■ 0,5. Эти данные
показывают, что в начале реакции, когда на поверхности гранул много
активных центров, скорость реакции лимитируется скоростью химического
звена процесса. С развитием реакции все больше центров блокируется, и
газ должен диффундировать через поверхностный слой сажистого углерода
на металле. Таким образом, лимитирующей стадией на заключительном этапе
процесса является диффузионное звено, что и подтверждает величины
показателя степени т.
Выше 850-900 °С выделение
сажистого углерода из газа, содержащего СО или смесь СО + Н2,
практически прекращается, а максимум скорости выделения углерода
соответствует 500-600 °С.
Таким образом, конечное
содержание углерода в губчатом железе зависит, главным образом, от
количества сажистого углерода, выделившегося при низких температурах.
Отметим, что в ряде случаев для увеличения количества углерода в губчатом
железе используют низкотемпературное разложение метана:
СН4 = С + 2Н,. (152)
Однако это требует
дополнительного расхода природного газа на процесс
металлизации.
На процесс выделения сажистого
углерода и науглероживания металлического железа влияет ряд факторов.
Кроме температуры, это прежде всего состав газа-восстановителя. Очевидно,
что увеличенная доля окислителей снижает скорость и конечную величину
науглероживания. Однако в связи с тем, что доля окислителей в
газе-восстановителе невелика, основное значение приобретает соотношение в
газе-восстановителе СО и Н2. Опытные данные показывают, что при
700 °С и выше лучшему науглероживанию соответствует восстановительная
смесь, состоящая из 50%СО и 50% Нг (см. рис.23), а при
<700°С- смесь, состоящая из 75% СО и 25% Щ.
На процесс разложения СО и
выделение сажистого углерода существенно влияет состав руды,
подвергающейся Металлизации, и прежде всего количество СаО в
шихте.
