高温冶金实验解析.ppt

当t = 0时，PO2 = P0O2,，将式(2-65)积分可得 2（P0O21/2 －PO21/2 ）＝Km (ART/V) ?t (2-66) 将实验结果按式(2-66)的关系作图得到图2-58的结果。由该图可看出符合式(2-66)的关系，说明以上铁液吸氧的速率方程式符合实际情况，因而证明铁液通过氧化膜被氧化的速度限制性环节是氧原子在气相一氧化物界面靠氧化物侧的扩散。图2-58中的斜率Km代表了反应过程中铁液吸氧速率的大小。实验时，还可在铁液中添加不同的合金元素，以研究铁液中各种元素对铁液吸氧速度的影响。 图2-57. 在氧化过程中反应室内氧气 图2-58. 2(√P0O2-√PO2)与 压力变化的一个例子 (ART/V)·t 的关系 No A,cm2 T, ℃ 1-反应开始;2-氧气冲入真空室中压力降低; ○ T-6 3.11 1553 3-氧气与钢液迅速反应;4-表面产生氧化铁 △ T-12 3.23 1636 膜后的反应阶段 ● P-1 4.05 1600 □ O-5 5.18 1600 2.6.4 气一固反应动力学研究方法 2.6.4.1热天平法(减重法) 在钢铁冶金所涉及的气一固反应中，人们研究最多的是铁矿石还原。研究气体还原铁矿石动力学的常用方法是热天平法。用该方法实验时，将矿球用铂丝悬挂在天平上，吊在高温炉内，在惰性气氛中升温至预定温度，通入恒压恒流量的还原气体进行还原。随着反应的进行，矿球的质量不断减少（因失氧），其值可从天平上读取。反应t时刻的矿球还原率F可由下式表示。 Wo－Wt t时刻矿球累计减重(失氧量，mg) F ＝ ——————————— ＝ —————————————— (2-67) Wo(0.43TFe - 0.112FeO) 矿球中总氧量（mg） 式中：Wo为试验前矿球的质量；Wt 为还原开始t分钟后矿球质量； TFe为还原前矿球中总Fe质量分数；FeO为还原前矿球中FeO质量分数。 根据矿球化学分析结果，矿球所含总氧量为Wo?O，其中 ?O＝OFe2O3+OFeO ＝(TFe－56/72?FeO)?48/112+16/72?FeO ＝0.43TFe－0.112FeO 2.6.4.2 气相成份分析法 除了热天平方法之外，还有气相分析法。气相分析法是使用红外线气体分析仪在线测量还原过程逸出的气体中组分（CO，CO2）的浓度，并根据逸出气体的流量得到矿石样品的还原率F。 F= (n1+n2)/n?O (2-68) 式中: n1－以CO形式逸出的氧mol数=?(1/22.4)f{%CO}Δt n2－以CO2形式逸出的氧mol数=?(1/22.4)f{%CO2}Δt f －逸出气体的流量 2.6.4.3 固相化学分析法 固相分析法是在还原过程中取样做化学分析以确定还原率。热天平法测试简单、精度高，是研究气体（CO、H2）还原铁矿石的动力学的常用方法，但对于还原反应外有失重的原料就不适用了，下面以含锌粉尘配碳球团中Zn的还原挥发动力学的研究为例，介绍固相分析法。 例: 含锌粉尘配碳球团中氧化锌还原挥发动力学研究方法 (1)实验方法 将含锌