Термодинамический анализ восстановления оксидов железа в газовых смесях (CO-H2) в присутствии углерода

Обсуждены особенности процессов восстановления оксидов железа Fe3O4 до FeO и FeO до Fe в газовых смесях H2 (ao, моль) - CO (co, моль) в контакте с углеродом при нагревании до T = 850…955 К при давлении 1 атм. Общее количество газов в исходной смеси задавалось (ao + co) = 1 моль, а соотношение ao/co 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 - Feа- 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 ao/co. 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.