30. Поведение цинка, щелочей и свинца в дп.

Восстановление цинка. Отлагаясь в швах футеровки шахты, цинк приводит к ее обрушению. Ныне проблема приобрела новую остроту в связи с вовлечением в производство широкого круга цинксодержащих техногенных матери­алов.Приход цинка в доменную шихту колеблется в пределах 0,1-5,0 кг/т чугуна, причем основным его источником является агломерат (60—99%). Цинк сравнительно с оксидами железа является более трудновос­становимым элементом и требует для своего восстановления более низкого по сравнению с FeO содержания СО₂. Поэтому для упроще­ния расчетов принимают, что цинк из своего оксида ZnO восстанав­ливается преимущественно прямым путем: ZnO + С = Zn_газ + СО - 238,5 кДж. Цинк, поступающий в доменные печи, начинает восстанавливать­ся при температурах выше 900—1000 °С до газообразного состояния, поднимается с газовым потоком в верхние горизонты шахты. Часть его окисляется (посредством СО₂ или оксидов железа), сублимирует­ся и может снова опускаться с шихтовыми материалами до горизонта восстановления, создавая таким образом контур циркуляции. Остав­шаяся часть цинка вместе с частицами пыли выносится газовым по­током из печи. Восстановление свинца. Свинец поступает в доменную печь в основном с железорудной частью шихты в виде оксида. Свинец в основном восстанавливается по реакциям: PbO+ СО = Pb + СО₂ + 65,5 МДж, РbО + Н₂ = Рb + Н₂О + 24,3 МДж, PbО + С = Рb + СО - 90,5 МДж. РbО начинает заметно улетучиваться при 1070 К. Полное восстанов­ление свинца из шихты достигается при температурах выше 1200 К.

Поведение щелочей. Значительное количество щелочей накапливается в печи, интенсивно разру­шая футеровку. Проблема поведения щелочей вновь привлекла внимание после начала применения железорудных окатышей в доменной шихте, по­скольку связующие вещества при их производстве содержали повы­шенное количество щелочей. Оксиды калия и натрия полностью восстанавливаются в основном прямым путем: К₂О + С = 2К_газ + СО - 250,8 МДж, Na₂O + С = 2Na_газ + СО - 310,6 МДж.. Газообразные щелочные металлы образуют циркуляционный кон­тур по аналогии с цинком, вызывая тем самым повышение расхода уг­лерода на восстановление.

31. Восстановление в доменной печи фосфора.

Фосфор попадает в доменную печь в виде солей фосфорной кислоты, основными из которых являются вивианит Fe₃(PO)₄·8H₂O и апатит Ca(PO4)₂·CaF₂. Восстановление фосфора из этих соединений начинается при умеренных температурах, однако заметно проявляется лишь при 900-1000 ^оС и выше (водородом) или при 1000-1200 ^оС (оксидом углерода). При высоких температурах CO₂ неустойчив и по реакции газификации с углеродом переходит в CO, поэтому суммарные реакции имеют вид прямого восстановления: 2Fe3(PO4)2 + 16C = 3Fe2P + P + 16CO, Ca3(PO4)2 + 5C = 3CaO + 2P + 5CO. В случае железофосфорных соединений происходит одновременное восстановление железа и фосфора. Фосфор или фосфид активно растворяются в железе. В реальных условиях доменной плавки фосфор, попадающий с шихтой в доменную печь, целиком переходит в металл, поэтому фосфор является крайне нежелательной примесью доменной шихты. Прямое восстановление фосфора наряду с затратой твердого углерода сопровождается большим расходом тепла.