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氮含量对还原铁粉的影响及脱氮反应原理

来源:本站原创 2018-03-18 08:05:06 铁粉技术 218 ℃ 0 评论

还原铁粉脱氮

还原铁粉的脱氮反应原理

      海绵铁粉约含有18~70ppm的微量氮,其中溶于铁中的氮(以铁的氮化物呈现)占绝大多数,不溶解的氮少于5ppm。氮含量对铁粉压缩性的影响比碳含量更大。

     例如,氮含在100~l000ppm范围内,每减少l0ppm约可使铁粉的压坯密度提高0.005g/cm3,而对同样的碳含量来说,相应的变化,仅使压坯密度提高0.00lg/cm3;当氮含量在30~60ppm范围时,影响更甚,每降低10ppm约可使压坯密度提高0.05g/cm3,而对相同碳含量来说,相应的变化使压坯密度的提高仍然为0.00lg/cm3左右。因此,减少铁粉中的微量氮含量对提高铁粉压缩性技有重要意义。


铁粉在二次还原时,气氛中的氢气与铁粉中的氮能发生如下反应:


      2〔N〕+ 3H2 = 2NH3 + 22kcal/mol,

       以上反应中氢气可使铁粉中的氮脱除。在分解氨气氛保温70min的条件下,脱氮的最佳温度为600℃,这时可使氮含量降至l0ppm以下,甚至降至4ppm也是有可能的;但当温度处于500℃以下或800℃以上时,脱氮反而效果不好。

      其理由如下:因脱氮属放热反应,反应温度愈低,脱氮反应的平衡常数愈大,有利于脱氮;但温度愈低,N2的扩散系数愈小,使N2从铁粉颗粒内部扩散至表面的速度减慢而不利于脱氮。而当温度升高时,情况恰巧相反。  

      因此从温度对脱氮反应平衡常数和N2扩散系数的相反影响来考虑,必然存在一最佳脱氮温度。然而,在600℃精还原时,试验证明,铁粉中氧化铁的还原及碳的脱除不能充分进行,这就违背了二次还原主要承担脱碳、还原的精还原目的。所以,制取高密度铁粉的精还原工艺可这样处理:先在800℃以上的高温进行铁粉还原和脱碳处理,此后在600℃进行较低温保温的脱氮处理。



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