Per què l'elecció del reductor decideix el rendiment del forn de ferrosilici
El ferrosilici es fon en un forn d'arc submergit on el quars i una font de ferro es redueixen pel carboni a alta temperatura. El coc metal·lúrgic ha portat tradicionalment aquest deure, però no és l'únic coc disponible. El coc de gas, un subproducte-de la fabricació de gas, ofereix una combinació inusual de propietats que l'han convertit en un reductor parcial útil de les càrregues de ferrosilici. Entendre quan ajuda i quan fa mal es redueix a com es diferencia del coc metal·lúrgic.
Què separa el coc de gas del coc metal·lúrgic
Els cocs es classifiquen per la temperatura a la qual es van formar. El coc metal·lúrgic es produeix a una temperatura de cocització d'aproximadament 1100 a 1300 graus i, per tant, també s'anomena coc d'alta-temperatura o coc complet. El coc format entre 600 i 800 graus es classifica com a coc de baixa -temperatura o semi-coc. El coc de gas pertany a aquest segon grup: és un sub-producte de la producció de gas i és un coc-de baixa temperatura per origen.
| Propietat | Coc metal·lúrgic | Coc de gas |
|---|---|---|
| Temperatura de cocització | Uns 1100-1300 graus | Uns 600-800 graus |
| Classificació | Coca-cola (ple) d'alta-temperatura | Coc de baixa-temperatura (coc-semi) |
| Resistència elèctrica | Més baix en tot el rang de temperatura del forn | Clarament més alt a la mateixa temperatura |
| Carboni fix | Més alt | Abaix |
| Contingut de cendres | Abaix | Més alt |
| Porositat | Nivell de referència | Aproximadament un 40-60% més gran |
| Reactivitat | Abaix | Més alt, amb una àrea de contacte de reacció més gran |
| Resistència mecànica | Millor | Més pobres, més multes en el maneig |
Les mesures de resistència comparatives es fan normalment en partícules de 10 a 15 mm, perquè la resistivitat de la càrrega és una funció de la mida i la temperatura de les partícules tant com del tipus de coc.
Resistència elèctrica: el principal avantatge del gas Coke
La propietat que fa que el coc de gas sigui atractiu és la seva resistència. Mesurat contra el coc metal·lúrgic en el mateix rang de mida de partícules, el coc de gas mostra una resistència específica més alta i es manté més alt fins i tot quan augmenta la temperatura. Això importa directament en un forn d'arc submergit, perquè la resistència de la càrrega controla com es distribueix el corrent i fins a quina profunditat es poden situar els elèctrodes a la càrrega.
L'experiència de la planta mostra que quan una part del coc metal·lúrgic es substitueix per coc de gas, els elèctrodes es poden introduir més endins a la càrrega. Una posició de l'elèctrode més profunda escurça el camí actual a través de la càrrega, estabilitza el forn i redueix el consum d'energia per tona de ferrosilici. Per a un forn que funciona contínuament, aquest estalvi elèctric és el motiu principal per considerar la substitució.
Composició química i les seves sancions
La mateixa temperatura baixa de coquització que augmenta la resistència també deixa el coc de gas químicament més feble que el coc metal·lúrgic:
Carboni fix inferior.Menys carboni per tona de reductor significa que s'ha de carregar més coc per oferir el mateix poder reductor, la qual cosa augmenta la càrrega del sistema de manipulació.
Cendres més altes.La cendra addicional significa un volum d'escòria més gran, de manera que es gasta més energia per escalfar i fondre material que no contribueix res a la reacció de reducció, i el cop es fa més difícil de mantenir net.
Menor resistència mecànica.El coc es descompon més fàcilment en el trànsit i en el forat de càrrega, produint fines que redueixen la permeabilitat del llit.
Subministrament desigual de carboni al gresol.Com que el contingut de carboni és més baix, la regió al voltant i sota del gresol pot quedar sense carboni, de manera que les condicions del forn es tornen més difícils de mantenir estables.
Aquests inconvenients expliquen per què el coc de gas no s'utilitza com a substitut total. L'enfocament habitual és un reductor barrejat, en el qual el coc de gas aporta part del carboni i ofereix el seu benefici de resistència, mentre que el coc metal·lúrgic continua portant la major part de la reducció i proporciona la resistència mecànica que necessita la càrrega.
Porositat, reactivitat i equilibri pràctic
El coc de gas és substancialment més porós que el coc metal·lúrgic, amb una porositat mesurada entre un 40 i un 60% més gran. Segueixen dues conseqüències. En primer lloc, la xarxa de porus augmenta la resistència elèctrica del material, reforçant el benefici de la posició-de l'elèctrode descrit anteriorment. En segon lloc, la superfície interna més gran amplia l'àrea de contacte entre el carboni i la càrrega de reacció, i el coc de gas també és més reactiu, de manera que la reacció de reducció continua més ràpida. Una reacció més ràpida és útil fins al punt en què la càrrega no es pot alimentar prou ràpidament per mantenir el ritme, que és una raó més per ajustar la barreja en lloc de canviar directament.
A la pràctica, la proporció de coc de gas a coc metal·lúrgic s'estableix mitjançant assajos en el forn específic: els operadors augmenten la quota de coc de gas fins que es capten els guanys de resistència i -rata de reacció, i després s'aturen abans que comencin a dominar les cendres, les fines i el subministrament erràtic de carboni. El ferrosilici produït a partir d'aquesta barreja encara ha de complir els requisits de qualitat de l'especificació de ferrosilici rellevant, de manera que el control químic del metall col·locat continua sent la comprovació final.
Preguntes freqüents
P: Per què es pot utilitzar coc de gas per fondre ferrosilici?
Perquè és un reductor de carboni com qualsevol altre coc. La seva major resistència elèctrica i major porositat permeten una penetració més profunda dels elèctrodes i una reacció més ràpida, la qual cosa redueix el consum d'energia quan es barreja amb la càrrega.
P: El coc de gas és el mateix que el coc metal·lúrgic?
No. El coc metal·lúrgic es forma entre 1100 i 1300 graus i es classifica com a coc-d'alta temperatura; El coc de gas es forma entre 600 i 800 graus, cosa que el converteix en un coc de baixa-temperatura, o semi-coc, amb menys carboni fix i cendra més alta.
P: El coc de gas pot substituir completament el coc metal·lúrgic?
No. El seu carboni fix inferior, la cendra més alta i la resistència mecànica més baixa fan que no sigui pràctic una substitució completa. Normalment s'introdueix com una fracció d'un reductor barrejat.
P: Com redueix el consum d'energia el coc de gas?
La seva major resistència específica permet inserir els elèctrodes més profundament a la càrrega. El camí de corrent més curt i la càrrega més estable redueixen l'energia elèctrica necessària per tona de ferrosilici.
P: Quin és el principal inconvenient d'una alta quota de coc de gas?
El volum d'escòria augmenta amb el contingut de cendra, les fines augmenten a mesura que el coc es trenca i la menor entrada de carboni pot deixar el gresol curt de carboni, cosa que dificulta el manteniment de les condicions del forn.
P: La porositat importa tant com la resistència?
Estan connectats. Una porositat més alta és una de les raons per les quals el coc de gas té una major resistència, i també augmenta l'àrea de contacte de la reacció i la velocitat de reacció, de manera que tots dos efectes provenen de la mateixa característica estructural.
