简答题

试述高炉内碳的气化反应和CO的分解反应对高炉的影响。

正确答案

CO2与固体C之间的反应(CO2+C=2CO-165766kJ)称为碳的气化反应(或称CO2的分解反应),它是一个吸热反应,吸热量很大,因此高温对这个反应是有利的。高炉冶炼过程中,气化反应的发展程度决定直接还原与间接还原。由于高温下气化反应很快,通过反映FeO+CO=Fe+CO2产生的CO2立即与固体C作用形成CO,总的结果是FeO+C=Fe+CO,即直接还原。所以,高温区只有直接还原。低温下气化反应很慢,产生的CO2不变为CO,即间接还原。因此,高炉低温区只有间接还原。这个温度界限大约为900~1000℃。
另外,由于气化反应的存在,一部分(大约50%)碳酸盐在高温区分解产生的CO2与固体C作用,不仅消耗了焦炭,而且吸收热量,增加高炉热量消耗,降低风口前燃烧的碳量,对高炉冶炼不利;气化反应的逆反应(2CO=C+CO2+165766kJ)叫做CO的分解反应。低温对这个反应有利,450~600℃范围内有明显发展,反应产生的碳黑(粒度极细的固体碳)非常活泼,渗入到矿石空隙中参加还原,并且与高炉上部还原产生的海绵铁发生渗碳反应,降低铁的熔点,还可能渗入炉衬耐火砖缝隙中侵蚀炉衬。如果发生大量的分解反应,则分解产生的固体C沉积在料块中间,恶化高炉透气性,对高炉冶炼产生不利影响。

答案解析

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