Разложение углекислых соединений

 

В доменную печь углекислые соединения могут поступать в виде флюсов (известняка СаСО₃ и доломита СаСО₃ ∙МgСО₃) и в виде карбонатных руд FеСО₃ и МnСО₃. В общем виде реакцию разложения углекислой соли металла:

 

МeCО₃ → MeO + CО₂ - Q, (5.4)

 

где Me – обозначение металла Са, Mg, Fe, Mn.

Реакция является обратимой, т.е. продукты реакции при определенных условиях могут снова соединиться, образовав исходную соль:

 

МеО + СО₂ → МеСО₃.

 

Обратимый распад сложного химического соединения на составные части под действием температуры называется термической диссоциацией. При определенных температуре и давлении среды система, состоящая из углекислой соли и продуктов диссоциации, с течением времени придет в такое состояние, когда скорости реакций распада соли и обратного соединения продуктов распада станут равны. Это состояние системы называется подвижным равновесием. Оно устанавливается при некотором давлении двуокиси углерода, определенном для каждой температуры. Давление двуокиси углерода в равновесной системе называется упругостью диссоциации.

Разложение углекислых соединений протекает с поглощением тепла, ккал:

СаСО₃............................................................ 42520;

СаСО₃ ∙МgСО₃……………………………… 72480

МnСО₃……………………………………… 28210

MgCО₃...................................................... 26150

FeCО₃......................................................... 24810.

Упругость диссоциации каждой углекислой соли возрастает с увеличением температуры. Чем больше тепла требуется на разложение углекислой соли, тем ниже ее упругость диссоциации при данной температуре и тем прочнее соединение. Из углекислых соединений наиболее прочный карбонат кальция СаСО₃, наименее прочный – карбонат железа FeCО₃.

Если СаСО₃ поместить в среду, где давление двуокиси углерода (или ее парциальное давление) больше упругости Диссоциации СаСО₃, то разложения его происходить не будет. При повышении температуры упругость диссоциации будет возрастать, и, как только она превысит парциальное давление СО₂, начнется разложение СаСО₃.

В связи с агломерацией руд и производством офлюсованного агломерата карбонаты в ДП загружают в малых количествах для поддержания заданной основности шлака. Основная же масса карбонатов подвергается разложению в процессе окускования сырья. Увеличение расхода кокса при добавке 0,35 – 0,4 кг/кг известняка происходит по следующими причинами:

1. Затратами тепла на разложение флюса по реакции (5.4).

2. Затратами тепла на реакцию взаимодействия двуокиси углерода флюса с углеродом кокса: СО₂ + С →2СО – Q.

3. Расходом углерода кокса на реакцию (5.5).

4. Понижением восстановительной способности доменного газа вследствие разбавления его неразложившимся диоксидом углерода флюса.

Повышение же расхода кокса на единицу чугуна приводит к уменьшению производительности доменной печи.

Попадающие в доменную печь с золой кокса и рудами соли щелочных металлов (калия и натрия) переходят в шлак (70%) и газ 30%) в виде циановой кислоты KCN, содержание которой в доменном газе может достигать 0,02 – 0,04%.

Фтор попадает в доменную печь в виде фтористого кальция CaF₂, взаимодействующего с водяными парами. Свыше 95% фтора переходит в шлак, остальное количество – в газ в виде HF. Фтор не оказывает заметного разрушающего действия на огнеупорные материалы.

Содержащийся в рудах цинк в ДП восстанавливается и испаряется. В верхних горизонтах печи пары цинка окисляются и частично удаляются с газами, а частично конденсируются, образуя скопления или настыли из окиси цинка вверху шахты печи.

 

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Какие процессы протекают в горне доменной печи?

2. Чем является газовый поток в доменной печи и какие показатели по нему определяют?

3. Что такое перепад давления в доменной печи и на что он влияет?

4. Какими показателями определяется интенсивность работы доменной печи?

5. Что такое порядок загрузки доменной печи?

6. Как происходит в доменной печи движение шихтовых материалов и газов?

7. Что такое активный вес шихты?

8. Опишите устройство двухконусного засыпного аппарата.

9. Как происходит разложение карбонатов и почему в доменную печь не загружают сырой известняк?