title-icon
Яндекс.Метрика
» » Некоторые данные о результатах изучения реакции распада окиси углерода

Некоторые данные о результатах изучения реакции распада окиси углерода

Условия, благоприятствующие максимальному отложению углерода сажи

Лабораторные исследования реакции распада углерода показали, что температура, при которой наблюдается наибольшее отложение углерода сажи, не является постоянной и зависит от состава газа и природы руды.
Основываясь на первых лабораторных исследованиях реакции распада окиси углерода, считали, что оптимальное развитие этих реакций лежит в интервале 410—450° С. Однако последующие исследования показали, что для многих руд эта температура значительно выше.
Так, И.А. Соколов, изучавший восстановимость уральских руд, показал, что для этих руд температура, при которой отлагается максимум углерода, лежит в интервале 500—600° С.
По данным А.Н. Похвиснева и Г.А. Воловика, изучавших процесс отложения углерода сажи в массе агломерата из криворожских руд, оптимальная температура разложения окиси углерода составляет 550° С. Результаты исследований показаны на рис. 57.
Некоторые данные о результатах изучения реакции распада  окиси углерода

Максимальное количество углерода сажи откладывалось при пропускании окиси углерода над искусственной окисью железа; так, при длительности опыта 6 час. при 410° С количество углерода составило 78,7% от веса железа.
Большое различие в температурах, отвечающих наибольшей скорости распада окиси углерода, по-видимому, объясняется неодинаковой температурой появления металлического железа и его физическим состоянием.
Как указывалось выше, равновесный состав газовой фазы реакции 2СО = СО2 + С при 450—500° С и PСО + PСО2 = 1 ата может содержать лишь небольшие количества окиси углерода. Однако при отсутствии катализатора скорость распада окиси углерода очень мала и реакция практически не идет. Наиболее активным катализатором реакции распада окиси углерода является железо. Долгое время оставалось неясным, что именно служит катализатором — окислы железа или металлическое железо.
В настоящее время в результате работ Чуфарова и Куликова точно установлено, что катализатором реакции распада окиси углерода служат не окислы железа, а губчатое металлическое железо, т. е. железо в наиболее активной форме, получающееся в результате восстановления при умеренных температурах.
К числу других катализаторов реакции распада окиси углерода относятся никель, кобальт, хром.
Следует указать что добавка к окиси углерода углекислоты и азота во много раз уменьшает количество выпавшего углерода. По данным Д.С. Хорунова, при пропускании смеси газа (5% CO2 + 35% CO + 60% N2) над различными рудами в интервале 500—700° С количество отложившегося углерода сажи составило лишь небольшую величину. Это характеризуется следующими данными: окись железа — 1,94% (от веса руды); таштагольский магнитный железняк — 0,72°/о; магнитогорский мартит — 0,66%; керченский бурый железняк — 0,56%; бакальский бурый железняк — 0,41%; магнитный железняк г. Благодати — 0,35%, агломерат из кимканской руды — 0,61% первый образец и 1,05% второй образец.
Большая часть углерода сажи откладывается на поверхности кусков и сравнительно незначительная часть — внутри кусков; часть выделяющегося углерода растворяется в железе.
Влияние реакции распада окиси углерода на процесс восстановления

М.А. Павлов указывает, что исследования Д.С. Хорунова подтвердили ранее сделанный вывод о том, что восстановление руды и отложение углерода есть два процесса, идущих совместно, но независимо друг от друга.
Другими исследователями установлено, что окись углерода сначала только восстанавливает руду и лишь после того, как от окиси железа будет отнято от 14 до 26% O2 (для разных руд разная степень восстановления), начинается интенсивный распад окиси углерода. При этом количество отложившегося углерода сажи не зависит от восстановимости руды, как это видно из исследований А.С. Хорунова. С дальнейшим повышением температуры сверх той, при которой наблюдается максимальное отложение углерода сажи, выделение сажи сокращается, а затем и полностью прекращается.
Углерод сажи является более активным восстановителем, чем графит или кокс, как это было доказано еще в прошлом столетии при изучении взаимодействия с рудой графита, кокса и углерода сажи в интервале 538—582° С. Ни графит, ни кокс, находившиеся в контакте с рудой в течение 48 час., не оказали никакого восстановительного действия на нее, в то время как углерод сажа отнял от руды 2,5% кислорода. На основании этого исследования можно утверждать, что углерод сажа, отложившийся в порах руды, начинает взаимодействовать с кислородом руды при более низких температурах, чем обычный углерод. Как показали многочисленные исследования, при 950° С в порах руды уже не обнаруживается углерода сажи.
Влияние углерода сажи на прочность кусков руды

Отложение углерода сажи в порах руды способствует образованию в ней трещин и, таким образом, оказывает вредное влияние на ее прочность.
В табл. 20 представлены данные исследования влияния отложения сажистого углерода на прочность руды.

Как показывают данные табл. 20, отложение сажистого углерода снижает прочность руды, хотя и нет прямой зависимости между уменьшением прочности руды после обработки окисью углерода и количеством отложившегося углерода сажи.

title-icon Подобные новости