13838088010
巩义市仁和冶金材料有限公司专注于还原铁粉的生产以及行业相关的应用
当前位置:网站首页 铁粉技术 正文 铁粉技术

还原法制取海绵铁

来源:本站原创 2017-06-06 14:04:19 铁粉技术 1887 ℃ 0 评论

碳还原轧钢铁鳞制取海绵铁基本原理

       用固体碳可以还原很多金属氧化物,在粉末冶金中碳还原法可以还原氧化铁制到还原铁粉;也可以还原氧化锰制取锰粉;还可以还原氧化铜,氧化镍制取铜粉、镍粉;但因所得的铜粉和镍粉容易被碳污染,故一般不用碳还原。在某些对碳含量要求不严格时也可以用碳还原三氧化钨来制取钨粉。在工业规模大量采用的还是用碳还原法生产还原铁粉。

碳还原氧化物的基本原理

       铁氧化物的还原过程是分阶段进行,即从高价氧化铁到低价氧化铁,最后转变成为金属:Fe2O3Fe3O4 FeO Fe。固体碳还原铁氧化物的过程通常称为直接还原,当体系内有固体碳存在时,还原过程中将存在下列各反应的平衡:

       

           MeO + CO = Me + CO2
           CO2 + C  = 2CO
           MeO + C  = Me + CO
           2MeO + C = 2Me + CO2


      如果反应在950℃-1000℃以上的高温内进行,则最后一个反应没有实际意义,因为CO2在高温下会与固体碳作用而全部变成CO。我们先讨论CO还原氧化物自然的间接还原的规律。


       当温度高于570℃时,分三阶段进行还原:Fe2O3 Fe3O4 浮斯体(FeO Fe3O4固溶体)Fe。


          3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 4 + CO2
          Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
          FeO    + CO = Fe + CO      


       当温度低于570℃时,由于氧化亚铁不能稳定的存在,因此,Fe3O4 直接还原成为金属单质铁:    Fe2O3      Fe3O   Fe


Fe2O3的还原:

      由于Fe2O3具有很大的离解压,在反应达到平衡时,气相组中CO%很低;即使温度上升到1500℃,CO含量仍然小的难以被测定。Fe2O3被CO还原时,平衡气体中CO含量非常小,CO2几乎达到100%,这说明Fe2O3很容易还原,也就是说CO2不易使Fe3O4氧化。由于是放热反应,温度升高,平衡气中CO含量增高。

Fe3O4的还原:

      Fe3O4 被CO还原成FeO的反应是吸热反应,随着温度升高CO含量减速小,这说明升高温度对Fe3O4 还原成FeO有利,也就是温度越高,Fe3O4 还原成FeO所需要的CO越小。
       当温度低于570℃时,由于FeO极不稳定,故Fe3O4 被CO直接还原得金属铁。反应是放热反应,平衡所相组成中的CO%随温度升高而增大,由于些反应在较低温度下进行,反应不易达到平衡。平衡所相组成中的CO2达到47~49%。

FeO的还原

      该反应是放热反应,也就是说,温度越高,还原所需的CO%越大,升高温度对FeO的还原是不利的。不过温度升高,CO%的变化并不很大。

结论:

        固体碳也能直接还原铁氧化物,但固体与固体的接触面很有限,因而固-固反应速度慢,只要还原反应器内过剩固体碳存在,则碳 的气化反应总是存在。铁氧化物的直接还原,可认为是间接还原反应与碳的气化反应的加和反应。这就是固体碳还原铁氧化物的还原过程实质。  






Powered By Zocc,豫ICP备15007780-2号

Copyright Iron-powder.cn Rights Reserved.