ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ (CO–H2) В ПРИСУТСТВИИ УГЛЕРОДА

Аннотация

Обсуждены особенности процессов восстановления оксидов железа Fe₃O₄ до FeO и FeO до Fe в газовых смесях H₂ (a_o, моль) – CO (c_o, моль) в контакте с углеродом при нагревании
до T = 850…955 К при давлении 1 атм. Общее количество газов в исходной смеси задавалось (a_o + c_o) = 1 моль, а соотношение a_o /c_o варьировалось в пределах от 1/0 до 0/1. Рассчитаны параметры получающихся равновесных систем:

Fe₃O₄ – FeО – Н₂ (a) – Н₂О (b) – СО (c) – СО₂ (d) – С,

FeO – Fe_a– Н₂ (a) – Н₂О (b) – СО (c) – СО₂ (d) – С.

Определены условия выделения сажистого углерода и его количества. Рассчитаны параметры реакций газификации углерода парами воды Н₂О и диоксидом СО₂. Вычислены общий и удельный расходы углерода. Рассчитаны количества восстановленных оксидов Fe₃O₄ и FeO. По результатам этих расчетов определены соотношения восстановительных способностей Н₂ и СО γ = b/d. Для восстановления и Fe₃O₄ до FeO, и FeO до Fe это соотношение изменяется от 0 до 5,76 в зависимости от температуры и величины a_o /c_o. Показано, что восстановление Fe₃O₄ до FeO при температуре ~ 917 К характеризуется величиной γ = 2,30 и большими количествами восстановленного оксида. Восстановление FeO до Fe при ~ 955 К характеризуется величиной γ = 1,71 и большими количествами восстановленного оксида.