熱力學(xué)在冶金中的應(yīng)用(參考版)
2024-12-31 08:34本頁面
【正文】 先還原 Ni，過濾后再還原 Co。而 Co則以形式析出。 OH5CO)Ni(NHOHNH4CO)(NHO21Ni 236343242 ?????浸出反應(yīng)為 : ? ? OH9)(CO)Co(NHOHNH6CO)(NH3O23Co2 23326343242 ?????氨浸焙砂需有空氣參加反應(yīng)，這樣浸出率高，對(duì) Ni可達(dá) 75%～ 80%，對(duì) Co可達(dá) 40%～ 60%。 60 從還原后的焙砂中提取 Co、 Ni a. 氨浸 焙砂在高壓空氣（ ～ 5 pθ ）和 55℃ ～ 65℃ 下用氨水并通 CO2浸出。 首先利用“加熱沸騰爐”傳熱快的特點(diǎn)，迅速將?3mm的礦石加熱到 780℃ ～ 830℃ ； 然后將熱礦石進(jìn)入充滿還原氣體的“還原沸騰爐中進(jìn)行還原。即組成線不要超過 bc線。 一般選擇在 700℃ ～ 800℃ 范圍內(nèi) 。 這樣低的溫度不僅還原速度太慢，而且生成的Fe3O4不如 FeO中鐵含量高。 1?? θCOθCO 2pppp結(jié)合57 CoO和 NiO非常容易被還原，而 Cr2O3不能被還原。C， (1)+(4) (1) (2) (3) (4) CO氣體還原氧化鐵平衡圖 ?CO 55 點(diǎn) ： Fe、 FeO、 Fe3O4多相共存點(diǎn)， b點(diǎn) 線 ：兩相共存 ab線 (Fe、 FeO共存 ) cb線 (Fe、 Fe3O4共存 ) db線 (FeO、 Fe3O4共存 ) 最下線 (Fe3O Fe2O3共存 ) 面 ：單相區(qū) Fe單相區(qū) FeO單相區(qū) Fe3O4單相區(qū) Fe2O3單相區(qū) 570186。C Fe FeO Fe3O4 Fe2O3 ? ? ? ? ? ? ? ?2 3 3 4 2s g s g3F e O +CO 2F e O C O??? ? ? ? ? ? ? ?3 4 2s g s gF e O +CO 3 F e O C O??? ? ? ? ? ? ? ?2s g s gF e O +CO F e C O??? ? ? ? ? ? ? ?3 4 2s g s g13F e O +CO F e C O44T570186。 關(guān)鍵問題：選擇適當(dāng)?shù)倪€原溫度和還原氣相組成。即 Fe2O3?Fe3O4?FeO。進(jìn)行選擇性還原的目的是使 NiO、CoO全部或大部被還原，F(xiàn)e的氧化物不能或少還原為金屬 Fe。 直接還原： 間接還原： ? ? ? ? ? ? ? ?s s g sC M O C O Mxyy y x? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?2s s g sC M O C O M22 xyyy x? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?2g s g sC O M O C O Mxyy y x? ? ?50 原礦 → 破碎篩分 → 還原焙燒（回轉(zhuǎn)窯或 沸騰還原焙燒爐 ）→ 惰性氣氛下冷卻焙砂 → Ni、 Co以金屬態(tài)存在。 選擇性還原焙燒 選擇性還原 — 從紅土礦中提取鈷和鎳 49 直接還原與間接還原 在高爐內(nèi)，直接用 C還原的反應(yīng)稱為 直接還原 ，而用 CO還原的反應(yīng)稱為 間接還原 。 48 紅土礦因以赤鐵礦和褐鐵礦為主而得名，包括古巴、希臘、阿爾巴尼亞等產(chǎn)地的紅土礦都富含 Ni、 Co、 Cr等重要合金元素，但無法進(jìn)入高爐進(jìn)行冶煉，原因可以從埃林漢圖中得到。所以一般是在電爐中為提高溫度而先期氧化掉一些Cr進(jìn)入熔渣，在去掉 C后，再將熔渣中的 Cr3O4部分還原回收。但當(dāng) w[C]下降到一定程度時(shí)，必須采用真空吹煉。 當(dāng) [C]含量越高時(shí)，氧化轉(zhuǎn)化溫度越低。 為了吹煉超低碳不銹鋼，如 w[C] =%，從實(shí)例 12可以看出，當(dāng) PCO=5066 Pa時(shí)，氧化轉(zhuǎn)化溫度為 1631℃ ，仍是可行的。越小，氧化轉(zhuǎn)化溫度越低。因此，氧化轉(zhuǎn)化溫度太高是造成 Cr不能一次配足的主要原因。 w[C]繼續(xù)降到 %時(shí)，吹煉溫度必須高于 1943℃ 。 44 (3) 為什么在返回吹氧法中， Cr不能一次配足至 18%， 而只能配到 12%～ 13%？ 若 w[Cr]一次配足到 18%，那么當(dāng) w[C]為 %時(shí)，開吹溫度必須高于 1626℃ 。當(dāng) w[C]降到要求后，再補(bǔ)加一部分低碳鉻鐵，使 w[Cr]達(dá)到鋼號(hào)要求的 18%。 w[C]從 %降至 %氧化掉 %，也可使鋼水升溫約36℃ 。 上述所升高約 290℃ ，主要靠吹氧氧化鋼液中的 [Cr]來實(shí)現(xiàn)。 43 (2) 為什么吹氧時(shí)可使用返回料而不怕增碳？ 熔池中的 w[C]從 %降到 %時(shí)，熔池溫度必須從1549℃ 升至 1837℃ 。 加入鐵礦石只能大量氧化 [Cr]而不能去 [C]。即降低 w[C]必須在高溫下完成，而高溫的獲得靠的是鋼液中[Cr]的氧化。 42 (1) 為什么吹氧發(fā)明前不能使用不銹鋼返回料？即為什么用鐵礦石作氧化時(shí)不能達(dá)到去碳保鉻的目的？ 回答問題 如若使用返回料，將 Cr配到 12%左右，則 w[C]從 %降到%時(shí)，吹煉溫度必須從 1549℃ 升高到 1728℃ 。 t? = （ 262 755 32 21 707 0 ）247。?????? ???? 2)34138( t? =8 ℃ 即用鐵礦石氧化 1%[Cr]時(shí)，只能使鋼水溫度提高 8℃ 。（ 4 2 . 6 4 3 . 9 3 + 2 3 5 .9 4 ） t? =1 1 8 ℃ 即氧化 1%[C]時(shí)，可使鋼水溫度提高 118℃ 。（ 1 38 43 .93 + 21 131 . 8 ） t? =1 1 3 ℃ 即吹氧氧化 1%[Cr]時(shí)，可使鋼水溫度提高 113℃ 。 。 36 表 [C]和 [Cr]的氧化轉(zhuǎn)化溫度計(jì)算結(jié)果 實(shí) 鋼水成分 COp Gr? （ J/m o l ） 氧化轉(zhuǎn)化溫度 例 w [ C r ]% w [ Ni ]% w [ C ]% （ Pa ） TG 6θr???? （ ℃） 1 1 2 9 0 . 3 5 1 0 1 3 2 5 4 6 4 8 1 6 + 2 5 5 . 1 5 T 1 5 4 9 2 1 2 9 0 . 1 0 1 0 1 3 2 5 4 6 4 8 1 6 + 2 3 2 . 2 4 T 1 7 2 8 3 1 2 9 0 . 0 5 1 0 1 3 2 5 4 6 4 8 1 6 + 2 2 0 . 2 9 T 1 8 3 7 4 1 0 9 0 . 0 5 1 0 1 3 2 5 4 6 4 8 1 6 + 2 2 4 . 0 5 T 1 8 0 2 5 1 8 9 0 . 3 5 1 0 1 3 2 5 4 6 4 8 1 6 + 2 4 4 . 8 2 T 1 6 2 6 6 1 8 9 0 . 1 0 1 0 1 3 2 5 4 6 4 8 1 6 + 2 2 1 . 9 2 T 1 8 2 1 7 1 8 9 0 . 0 5 1 0 1 3 2 5 4 6 4 8 1 6 + 2 0 9 . 7 9 T 1 9 4 3 8 1 8 9 0 . 3 5 6 7 5 5 0 4 6 4 8 1 6 + 2 5 1 . 4 7 T 1 5 7 5 9 1 8 9 0 . 0 5 5 0 6 6 2 4 6 4 8 1 6 + 2 2 1 . 2 9 T 1 8 2 7 10 1 8 9 0 . 0 5 2 0 2 6 5 4 6 4 8 1 6 + 2 3 6 . 6 3 T 1 6 9 1 11 1 8 9 0 . 0 5
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