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收藏词条   编辑词条 碳素溶解损失反应

创建时间:2008-08-02

高温下固体碳被CO2氧化生成CO的反应。它是固体炭气化的一个重要方面,是高炉铁矿石还原中直接还原得以进行的关键。碳素溶解损失反应是强吸热反应:C+CO2=2CO,AG0=170.70-0.1745T,kJ/mol;ΔHl200=-168.65kJ/mol。它又称布多阿尔反应(Boudouard Reaction),简称碳的溶损反应或气化反应。反应向左时放出热量并析出炭黑,称析碳反应或碳素沉积反应。平衡气相成分与温度和压力有关,而且在较大的温度范围内其平衡浓度易以实验测得。图中为p=101325Pa时的CO(%)-t(℃)关系。由图可见,当T<410℃时,气相几乎完全由CO2组成(图中a点),1000℃以上则完全由CO组成(图中b点),在此温度范围内,随温度升高CO2%减少,CO%增大,如图中acbd所示,曲线以下为固体炭气化区域,曲线以上则为CO分解区。利用此图可确定一定条件(温度和气相组成)下体系中反应进行的方向和限度。由于反应前后气体摩尔数发生改变,所以体系总压增加,利于反应朝生成CO2方向进行。

 

 

 

溶损反应在总压为101 325Pa下CO的
    平衡浓度与温度的关系

固体炭燃烧过程,高温下临近固体炭周围是C+CO2反应起主要作用的燃烧区,所以为了强化燃烧,除要求高温外,还要提高碳的反应性。高炉中直接还原实际是碳素溶损反应与间接还原反应叠加而实现的。焦炭反应性好,碳素溶损反应起始温度低,高炉内直接还原区扩大;反之则缩小。为扩大间接还原区,要求焦炭有较低的反应性。提高炉内平均压力对碳的溶损反应起到抑制作用。在高炉操作控制模型中常将碳的溶解损失量作为控制参数之一。

碳溶损反应的逆反应即CO分解,CO键牢固,较高温度下虽能使之减弱,但在热力学上不利于CO分解。低温下还原的海绵铁对CO分解的催化作用最强,最宜CO分解的温度是500~550℃,析出的碳部分渗入铁中,部分沉积于炉料孔隙内。若炉身部分耐火砖中含有氧化铁,则会因氧化铁还原促使CO分解,析出的炭黑使耐火砖破裂。

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