Защо изборът на редуктор определя производителността на феросилициевата пещ
Феросилиций се топи в потопена дъгова пещ, където кварцът и източникът на желязо се редуцират от въглерод при висока температура. Металургичният кокс традиционно носи това мито, но това не е единственият наличен кокс. Газовият кокс, страничен-продукт от производството на газ, предлага необичайна комбинация от свойства, които го правят полезен частичен редуктор в феросилициевите заряди. Разбирането кога помага и кога вреди се свежда до това как се различава от металургичния кокс.
Какво отличава газовия кокс от металургичния кокс
Коксовете се класифицират според температурата, при която са образувани. Металургичният кокс се произвежда при температура на коксуване от приблизително 1100 до 1300 градуса и следователно се нарича също високо-температурен кокс или пълен кокс. Коксът, образуван при около 600 до 800 градуса, се класифицира като кокс с ниска-температура или полу-кокс. Газовият кокс принадлежи към тази втора група: той е страничен-продукт от производството на газ и по произход е нискотемпературен кокс.
| Собственост | Металургичен кокс | Газов кокс |
|---|---|---|
| Температура на коксуване | Около 1100-1300 градуса | Около 600-800 градуса |
| Класификация | Високо{0}}температурен (пълен) кокс | Ниско{0}}температурен кокс (полу-кокс) |
| Електрическо съпротивление | По-ниска в температурния диапазон на пещта | Значително по-висока при същата температура |
| Фиксиран въглерод | По-високо | По-ниска |
| Съдържание на пепел | По-ниска | По-високо |
| Порьозност | Референтно ниво | Приблизително 40–60% повече |
| Реактивност | По-ниска | По-високо, с по-голяма реакционна контактна площ |
| Механична якост | по-добре | По-лоши, повече глоби при обработката |
Сравнителните измервания на съпротивлението обикновено се правят на частици от 10 до 15 mm, тъй като съпротивлението в заряда е функция от размера на частиците и температурата, както и от вида на кокса.
Електрическо съпротивление: Основното предимство на газовия кокс
Свойството, което прави газовия кокс привлекателен, е неговата устойчивост. Измерен спрямо металургичния кокс в същия диапазон на размера на частиците, газовият кокс показва по-висока специфична устойчивост и остава по-висока дори при повишаване на температурата. Това има пряко значение в пещ с потопена дъга, тъй като съпротивлението на заряда контролира как се разпределя токът и колко дълбоко електродите могат да седят в товара.
Опитът на завода показва, че когато част от металургичния кокс се замени с газов кокс, електродите могат да бъдат забити по-дълбоко в шихтата. По-дълбокото разположение на електрода скъсява пътя на тока през шихтата, стабилизира пещта и намалява консумацията на енергия на тон феросилиций. За пещ, работеща непрекъснато, спестяването на електроенергия е основната причина изобщо да се обмисли замяната.
Химичен състав и неговите санкции
Същата ниска температура на коксуване, която повишава устойчивостта, прави газовия кокс химически по-слаб от металургичния кокс:
По-нисък фиксиран въглерод.По-малко въглерод на тон редуктор означава, че трябва да се зареди повече кокс, за да се достави същата редуцираща мощност, което увеличава тежестта върху системата за обработка.
По-висока пепел.Допълнителната пепел означава по-голям обем на шлаката, така че се изразходва повече енергия за нагряване и топене на материал, който не допринася с нищо за реакцията на редукция, а източването става по-трудно за поддържане чисто.
По-лоша механична якост.Коксът се разпада по-лесно по време на транспортиране и в отвора за зареждане, произвеждайки фини частици, които намаляват пропускливостта на слоя.
Неравномерно подаване на въглерод в тигела.Тъй като съдържанието на въглерод е по-ниско, в областта около и под тигела може да липсва въглерод, така че условията в пещта стават по-трудни за поддържане стабилни.
Тези недостатъци обясняват защо газовият кокс не се използва като цялостен заместител. Обичайният подход е смесен редуктор, при който газовият кокс допринася с част от въглерода и осигурява своята устойчивост, докато металургичният кокс продължава да носи по-голямата част от редуцирането и осигурява необходимата механична якост на заряда.
Порьозност, реактивност и практически баланс
Газовият кокс е значително по-порест от металургичния кокс, с измерена порьозност около 40 до 60% по-висока. Следват две последствия. Първо, мрежата от пори повишава електрическото съпротивление на материала, подсилвайки предимството на-положението на електрода, описано по-горе. Второ, по-голямата вътрешна повърхност разширява контактната площ между въглерода и реагиращия заряд, а газовият кокс също е по-реактивен, така че реакцията на редукция протича по-бързо. По-бързата реакция е полезна до точката, в която зарядът не може да се подаде достатъчно бързо, за да се поддържа темпото, което е още една причина да коригирате сместа, вместо да превключвате направо.
На практика съотношението на газовия кокс към металургичния кокс се определя чрез опити в конкретната пещ: операторите повишават дела на газовия кокс, докато се уловят съпротивлението и повишаването на -скоростта на реакцията, след което спират, преди пепелта, фините частици и неравномерното снабдяване с въглерод да започнат да доминират. Феросилиций, произведен от такава смес, все още трябва да отговаря на изискванията за клас на съответната спецификация на феросилиций, така че химическият контрол на отпуснатия метал остава крайната проверка.
Често задавани въпроси
Въпрос: Защо изобщо може да се използва газов кокс за топене на феросилиций?
Тъй като той е въглероден редуктор като всеки друг кокс. Неговото по-високо електрическо съпротивление и по-висока порьозност позволяват по-дълбоко проникване на електрода и по-бърза реакция, което намалява консумацията на енергия, когато се смеси със заряда.
В: Газовият кокс същият ли е като металургичният кокс?
Не. Металургичният кокс се образува при около 1100 до 1300 градуса и се класифицира като високо{3}}температурен кокс; газовият кокс се образува при около 600 до 800 градуса, което го прави ниско{6}}температурен кокс или полу-кокс с по-ниско съдържание на фиксиран въглерод и по-висока пепел.
Въпрос: Може ли газовият кокс да замени напълно металургичния кокс?
Не. Неговият по-нисък фиксиран въглерод, по-висока пепел и по-лоша механична якост правят пълната подмяна непрактична. Обикновено се въвежда като фракция от смесен редуктор.
Въпрос: Как газовият кокс намалява консумацията на енергия?
Неговото по-високо специфично съпротивление позволява електродите да бъдат вкарани по-дълбоко в заряда. По-късият път на тока и по-стабилното натоварване намаляват необходимата електрическа енергия за тон феросилиций.
Въпрос: Кой е основният недостатък на високия дял на газовия кокс?
Обемът на шлаката се увеличава със съдържанието на пепел, фините частици се увеличават, когато коксът се разпада, а по-ниският въглерод може да доведе до недостиг на въглерод в тигела, което затруднява поддържането на условията в пещта.
В: Порьозността толкова ли е важна, колкото устойчивостта?
Те са свързани. По-високата порьозност е една от причините газовият кокс да има по-висока устойчивост и също така увеличава контактната площ на реакцията и скоростта на реакцията, така че и двата ефекта идват от една и съща структурна характеристика.
