们为了充分地利用气化反应所提供的还原剂CO,曾采用密封还原罐的工艺措施，但是，密 封工艺都直接影响到碳的气化反应的正向进行。 根据热力学平衡原理得知：在一定温度下，对反应前后有体积变化的化学反应系统而 言，当系统的总压力发生改变时，反应的平衡必然发生移动，其移动方向取决于反应前后气 体克分子数的增减。对于用固体碳还原铁鳞的工艺，还原罐中装的是铁鳞和碳粒，两者均为 周相，之间接触十分不良。因此，还原过程并不依靠两固相直接反应而进行，而是借助碳的 气化反应所产生的CO与铁鳞发生还原反应。其反应步骤是： 当温度高于570℃时 3Fez03(固)+C0(气)→2Fe0.(固)+C0,(气) Fe0.(固)+C0(气)一→3Fe0(固)+C0,(气) FeO(固)+CO(气)→Fe(固)+CO,(气) 温度低于570℃时 Fe0.(固)+4C0(气)→3Fe(固)+4C0,(气) 上面诸反应，其反应前后的气体克分子数之差值均为零。因此，系统的压力变化对其平 衡并无影响。然而，对于还原罐中赖以产生还原性气体CO的碳的气化反应而言，因反应前 后气体的克分子数n发生了变化 △n=n气体产物n气体反应物=1 根据热力学关系可得：密封还原罐内总压力P总发生改变时所引起KN(用克分子分数表 示的平衡常数)的变化规律为 dinKn=-AnP总 1 (1) dP总 因还原罐温度为950~1050℃，枚罐中的气体可视为理想气体，于是式(1)可变换成 diaks- △V (2) dP总 式中△V为在一定温度下，反应后与反应前气体体积之差。 从式(2)得知：RT为恒正值。于是I·KN随P总的变化肃的正负与大小，取决于反应的 △V值的正负与大小。 根据碳的气化反应方程得知，该反应的△V>0。CO% 。因此，在密封的还原罐中，在一定温度下，碳的 P=1人气正 a 气化反应一旦发生，内的压力必然增大。根据式 、b一P>大气 (2),平衡常数KN(=N2co/Nco2)必然降低，反应 将朝着生成CO,的方向移动。由此可见，还原罐的 密封工艺所引起的作用是抑制碳的气化反应，不利 于CO的生成。显然，用固体碳还原铁鳞时，在其它 条件相同时，若采用还原罐密封工艺，对铁鳞的还 原必然造成不利的热力学条件。出窑后密封完好的 T T+aT广T,0 还原罐中，海绵铁出现夹生现象，应当说是受到密 封工艺的影响。甚至在工艺许可的条件下继续提高 碳的气化反应平衡曲线示意 还原温度也不能消除这个影响。因为随着温度的提高，密封还原罐内的压力随之增加，，压 力增大却又进一步抑制了CO的生成。这一关系也可用在不同总压力下，碳的气化反应平衡曲 93叮二 ，白 们为了充分地利用 气 化反应所提 供 的还原剂 ， 曾采用 密封 还 原 罐 的 工 艺措施 ， 但 是 ， 密 封工艺都直接影 响到 碳 的气 化反应 的正 向进 行 。 根据热力学平衡 原理得 知 在一定 温 度下 ， 对反 应 前后 有体积变 化的 化学反 应 系统而 言 ， 当系统 的总压 力发生改变时 ， 反应 的平衡必 然 发生移动 ， 其移动 方向取决于 反应 前后 气 体 克分子数 的 增减 。 对于用 固体碳还原 铁鳞 的工艺 ， 还原 罐 中装的是 铁鳞 和 碳粒 ， 两者 均 为 固相 ， 之间接 触十 分不 良 。 因此 ， 还原过程 并不 依 靠两 固相 直接反 应而进 行 ， 而 是 借 助碳 的 气化反应所 产生的 与铁鳞发生还原反应 。 其反应 步骤是 当温 度高于 ℃时 固 气 固 气 固 气 一今 固 气 固 气 一 固 气 当温度低 于 ℃时 ‘ 固 气 今 固 气 上面 诸 反应 ， 其反应 前后 的气体克分 子数之差值均 为零 。 因此 ， 系统 的压 力 变化对 其平 衡 并无 影 响 。 然 而 ， 对于 还原 罐 中赖 以产 生还原性气 体 的碳 的气 化反应而 言 ， 因反应 前 后 气 体 的 克分子 数 发生了 变化 △ 气体产物 一 气体反应物 二 根据热力学关 系可 得 密封还 原罐 内总压 力 总发生改变时所 引起 用 克分 子 分数 表 示的平衡常数 的 变化规律为 ‘巨 总 一 △ 石 二 厂 息 因还原 罐温 度 为 ℃， 故罐 中的气体 可 视 为理想气体 ， 于 是 式 可 变换 成 △ 一 种面 一 二 一 顶牙 式 中△ 为在一定温 度下 ， 反应后 与反应 前气体体 积之差 。 从式 得知 为恒 正值 。 于 是 随 总 的 变化 率的 正 负与大 小 ， △ 值 的 正 负 与大 小 。 根 据碳 的气 化反应 方程 得 知 ， 该反应 的么 。 取 决 于反应 的 。 因此 ， 在 密封 的还原 罐 中 ， 在一定温度下 ， 碳 的 气 化反应 一旦发生 ， 罐 内的压力 必 然增 大 。 根 据 式 ， 平衡常数 。 。 。 必 然 降低 ， 反 应 将朝 奢生成 的 方 向移 动 。 由此可 见 ， 还原 罐 的 密封工艺所 引起 的 作用 是抑 制碳 的气 化反应 ， 不利 于 的生成 。 显然 ，用 固体碳还原 铁鳞时 ， 在其它 条件相 同时 ， 若采用 还原罐 密封工艺 ， 对铁鳞的还 原必 然造成不 ’ 利 的热力学条件 。 出窑后 密封 完好 的 还原 罐 中 ， 海 绵 铁 出现夹 生现象 ， 应 当说 是受到 密 封 工艺 的影响 。 甚 至 在工 艺许可 的 条件下继续提 高 二 大气压 大气 兀 十一栽， ， ℃ 甲 破 的 气 化反 应平 衡 曲线 示 意 还原温 度也不 能消除这 个影响 。 因为随着温度的提 高 ， 密封 还原罐 内的压 力随之 增加 ， 而 压 力增大却又进 一 步抑 制 了 的生成 。 这 一关系也可用 在不 同总压 力下 ， 碳 的气 化反 应平衡曲