При использовании в качестве
восстановителя водорода, обладающего термодинамическими преимуществами
перед СО при высоких температурах, выход Н20 при восстановлении
чистого монооксида железа достигает 51 %, однако также резко снижается по
ходу восстановительного процесса (при в = 0,5 содержание Н20 в
газе составляет 26 %).
Таким образом, для обеспечения
полного восстановления FeO из расплава необходим большой расход
восстановительного газа, величина которого должна повышаться по мере
снижения концентрации FeO. Так, для восстановления 1 т железа из
железистосиликатного расплава при 1600 °С необходимо продуть через него
3000-6000 м3 СО. Удельный расход водорода также велик: при 1600
°С и в = 0,9 он
составляет 835м3/т, а при снижении величины aFtQ Д°
0,34- уже 1525
м3/т.
Следует учесть, что при 1600 °С
фактический объем газа увеличивается в 6—7 раз, что значительно усложняет
техническое решение задачи по организации высокоэффективного процесса
извлечения железа из расплава при применении традиционных методов ввода в
него тепла и газообразных восстановителей.
Экспериментальные исследования
механизма и кинетики восстановления FeO из расплава газами свидетельствуют
о том, что скорость процесса лимитируется диффузией FeO к поверхности
раздела фаз газ-расплав. Причем скорость диффузии FeO определяется
вязкостью расплава, которая, в свою очередь, зависит от содержания в нем
FeO и температуры. В случае, если на поверхности расплава образуется
"ленка металлического железа, процесс восстановления может
лимитироваться диффузией восстановителей и газообразных продуктов
реакции через металлическую пленку, толщина Которой будет определять
скорость процесса.
Увеличение скорости
восстановительного процесса возможно при существенном повышении
реакционной поверхности газ—расплав. Об этом свидетельствуют эксперименты
И.В.Чикуновой с соавторами. Они изучали зависимость скорости
восстановления капель расплава FeO от температуры (рис. 50). До начала
плавления FeO повышение температуры Приводило к увеличению скорости
восстановления твердой
