Miks redutseerija valik otsustab ferrosiliikoonahju jõudluse?
Ferrosiili sulatatakse sukelkaarahjus, kus kvarts ja rauaallikas redutseeritakse kõrgel temperatuuril süsiniku toimel. Metallurgiline koks on traditsiooniliselt täitnud seda kohustust, kuid see pole ainus saadaolev koks. Gaasikoks,-gaasitootmise kõrvalsaadus, pakub ebatavalist kombinatsiooni omadustest, mis on teinud sellest kasuliku osalise redutseerija ferrosiliitsiumi laengutes. Arusaamine, millal see aitab ja millal valutab, taandub sellele, kuidas see erineb metallurgilisest koksist.
Mis eraldab gaasikoksi metallurgilisest koksist
Koksid klassifitseeritakse nende moodustumise temperatuuri järgi. Metallurgilist koksi toodetakse umbes 1100–1300 kraadise koksistamise temperatuuril ja seetõttu nimetatakse seda ka kõrgtemperatuuriliseks-koksiks või täiskoksiks. Umbes 600–800 kraadi juures moodustunud koks klassifitseeritakse madalatemperatuurilise-koksi või pool{8}}koksina. Gaasikoks kuulub sellesse teise rühma: see on gaasitootmise kõrvalsaadus{10}}ja päritolult madalatemperatuuriline koks.
| Kinnisvara | Metallurgiline koks | Gaasikoks |
|---|---|---|
| Koksimistemperatuur | Umbes 1100-1300 kraadi | Umbes 600-800 kraadi |
| Klassifikatsioon | Kõrge -temperatuuriga (täis) koks | Madala temperatuuriga-koks (pool-koks) |
| Elektritakistus | Madalam kogu ahju temperatuurivahemikus | Samal temperatuuril selgelt kõrgem |
| Fikseeritud süsinik | Kõrgem | Madalam |
| Tuhasisaldus | Madalam | Kõrgem |
| Poorsus | Võrdlustase | Umbes 40–60% suurem |
| Reaktiivsus | Madalam | Kõrgem, suurema reaktsioonikontaktpinnaga |
| Mehaaniline tugevus | Parem | Halvem, rohkem trahve käsitsemisel |
Võrdlevad takistuse mõõtmised tehakse tavaliselt 10–15 mm osakestel, kuna laengu takistus sõltub nii osakeste suurusest ja temperatuurist kui ka koksi tüübist.
Elektritakistus: gaasikoksi peamine eelis
Omadus, mis muudab gaasikoksi atraktiivseks, on selle vastupidavus. Mõõdetuna metallurgilise koksi suhtes samas osakeste suurusvahemikus on gaasikoksil suurem eritakistus ja see püsib kõrgemal isegi temperatuuri tõustes. See on oluline sukelkaarahjus, sest laengu takistus kontrollib, kuidas vool jaotub ja kui sügavale võivad elektroodid koorma sees istuda.
Tehaste kogemus näitab, et kui osa metallurgilisest koksist asendada gaasikoksiga, saab elektroodid laengusse sügavamale ajada. Sügavam elektroodi asend lühendab voolu liikumist läbi koormuse, stabiliseerib ahju ja vähendab energiatarbimist tonni ferrosiliitsiumi kohta. Pidevalt töötava ahju puhul on see elektrisääst peamine põhjus, miks asendamist üldse kaaluda.
Keemiline koostis ja selle karistused
Sama madal koksimise temperatuur, mis tõstab takistust, jätab gaasikoksi ka keemiliselt nõrgemaks kui metallurgiline koks:
Madalam fikseeritud süsinik.Vähem süsinikku ühe tonni redutseerija kohta tähendab, et sama redutseerimisvõimsuse saavutamiseks tuleb laadida rohkem koksi, mis suurendab käitlemissüsteemi koormust.
Kõrgem tuhk.Täiendav tuhk tähendab suuremat räbu mahtu, seega kulub rohkem energiat materjali soojendamiseks ja sulatamiseks, mis ei aita redutseerimisreaktsioonile midagi kaasa, ning koputamist on raskem puhtana hoida.
Halvem mehaaniline tugevus.Koks laguneb transpordil ja laadimisavas kergemini, tekitades peeneid, mis vähendavad kihi läbilaskvust.
Ebaühtlane süsinikuvaru tiiglis.Kuna süsinikusisaldus on madalam, võib tiigli ümber ja all olevas piirkonnas süsinikust puudu olla, mistõttu ahju tingimusi on raskem stabiilsena hoida.
Need puudused selgitavad, miks gaasikoksi ei kasutata täieliku asendajana. Tavaline lähenemine on segatud redutseerija, milles gaasikoks annab osa süsinikust ja annab selle vastupidavuse kasu, samal ajal kui metallurgiline koks kannab jätkuvalt suuremat osa redutseerimisest ja tagab laengule vajaliku mehaanilise tugevuse.
Poorsus, reaktsioonivõime ja praktiline tasakaal
Gaasikoks on oluliselt poorsem kui metallurgiline koks, mõõdetud poorsus on ligikaudu 40–60% kõrgem. Järgnevad kaks tagajärge. Esiteks tõstab pooride võrgustik materjali elektritakistust, tugevdades ülalkirjeldatud elektroodi -asendi eelist. Teiseks, suurem sisepind laiendab süsiniku ja reageeriva laengu vahelist kontaktpinda ning gaasikoks on ka reaktiivsem, nii et redutseerimisreaktsioon kulgeb kiiremini. Kiirem reaktsioon on kasulik kuni punktini, kus laengut ei saa piisavalt kiiresti ette võtta, et sammu pidada, mis on veel üks põhjus, miks segu reguleerida, mitte otse välja lülitada.
Praktikas määratakse gaasikoksi ja metallurgilise koksi suhe konkreetse ahju katsetega: operaatorid suurendavad gaasikoksi osakaalu, kuni saavutatakse takistus ja reaktsiooni{0}}kiiruse suurenemine, seejärel peatuvad, enne kui hakkavad domineerima tuhk, peenosake ja ebaühtlane süsinikuvarustus. Sellisest segust toodetud ferrosilicon peab endiselt vastama asjakohase ferrosiliitsi spetsifikatsiooni kvaliteedinõuetele, seega jääb lõplikuks kontrolliks koputatud metalli keemiline kontroll.
Korduma kippuvad küsimused
K: Miks saab ferrosiliitsiumi sulatamiseks üldse kasutada gaasikoksi?
Kuna see on süsiniku redutseerija nagu iga teine koks. Selle suurem elektritakistus ja suurem poorsus võimaldavad elektroodide sügavamat läbitungimist ja kiiremat reaktsiooni, mis vähendab voolutarbimist, kui see on laenguga segatud.
K: Kas gaasikoks on sama mis metallurgiline koks?
Ei. Metallurgiline koks moodustub umbes 1100 kuni 1300 kraadi juures ja see on klassifitseeritud kõrge temperatuuriga koksiks; gaasikoks moodustub umbes 600–800 kraadi juures, mis teeb sellest madala temperatuuriga-koksi ehk pool-koksi, millel on madalam fikseeritud süsinikusisaldus ja suurem tuhasisaldus.
K: Kas gaasikoks võib metallurgilise koksi täielikult asendada?
Ei. Selle madalam fikseeritud süsinik, suurem tuhk ja kehvem mehaaniline tugevus muudavad täieliku asendamise ebapraktiliseks. Tavaliselt lisatakse see segatud redutseerija fraktsioonina.
K: Kuidas vähendab gaasikoks energiatarbimist?
Selle suurem eritakistus võimaldab elektroodid sisestada sügavamale laengusse. Lühem voolutee ja stabiilsem koormus vähendavad ühe tonni ferrosiliitsiumi kohta vajaminevat elektrienergiat.
K: Mis on suure gaasikoksi osakaalu peamine negatiivne külg?
Räbu maht suureneb koos tuhasisaldusega, peenosakeste hulk suureneb, kui koks laguneb, ja väiksem süsiniku sisend võib jätta tiiglisse süsiniku puudu, muutes ahju tingimuste säilitamise keeruliseks.
K: Kas poorsus on sama oluline kui takistus?
Need on ühendatud. Suurem poorsus on üks põhjusi, miks gaasikoksi takistus on suurem, ning see suurendab ka reaktsiooni kontaktpindala ja reaktsioonikiirust, nii et mõlemad mõjud tulenevad samast struktuurilisest tunnusest.
