Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 37. 13 oktober 1951 - Masugnsprocessen moderniseras, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
826
TEKNISK TIDSKRIFT
ratur börjar den direkta reduktionen och fortgår
tillsammans med den indirekta. För den förra
gäller formeln
FeO + G ^ Fe + CO — 38,0 kcal (2)
och för den senare
FeO + CO Fe + C02 + 2,9 kcal (3)
Den direkta reduktionen är värmekrävande
(endoterm) och den indirekta något
värmealstrande (exoterm). Kolutfällning enligt formel (1)
är exoterm, medan bildning av koloxid är
endoterm. Jämvikt (2) förskjuts åt höger och jämvikt
(3) åt vänster vid stigande temperatur. Den förra
förskjuts åt vänster med stigande tryck; den
senare är praktiskt taget oberoende av trycket
och relativt litet temperaturberoende. Om
reak-tionshastigheterna är så höga, att jämvikterna
åtminstone i det närmaste nås, gynnas alltså
direkt reduktion av hög temperatur men minskar
vid höjning av trycket. Indirekt reduktion
gynnas däremot av högt tryck, ty mer koloxid kan
då oxideras, därför att jämvikt (1) förskjuts åt
vänster. Vid temperaturstegring förskjuts denna
åt höger, och möjligheterna för indirekt
reduktion avtar.
Undersökningarna i Sandviken utfördes med
engående beskickning, dvs. ingen kalksten
insattes, och Wiberg har därför bortsett från dess
inverkan på masugnsprocessens förlopp. Kolet
förbrukas huvudsakligen genom direkt
reduktion enligt formel (2), genom upplösning i järnet
och som bränsle för täckande av masugnens
värmebehov. Vid förbrukning av 50 hl träkol
per ton tackjärn och en reduktionsgrad hos
järnsvampen i 1 100°-nivån på 90 % beräknar
Wiberg kolets fördelning till:
hl/t °/o
Reduktionskol ............................ 8 16
Upplöst kol .............................. 4 8
Bränsle .................................. 38 76
Bränsleåtgången är tydligen den ojämförligt
största posten. Då den åtminstone till största
delen är ofrånkomlig, kan ingen
revolutionerande minskning av kolförbrukningen tänkas, men
en avsevärd besparing av bränsle har dock
kunnat ske under senare år, och denna utveckling
tycks ännu icke ha avstannat. I smältzonen fås
genom kolets förbränning och direkt reduktion
en viss gasmängd, vars värme och kemiska energi
skall utnyttjas i största möjliga utsträckning för
reduktion av malm. Enligt formlerna (2) och (3)
kan då kol förbrukas under värmeabsorption till
direkt reduktion och koloxid till indirekt under
någon värmeutveckling.
Det har visats, att direkt reduktion sker i
järnsvampszonen vid temperaturer på 750—1 100°C.
Härvid förbrukas kol blott som reduktionsmedel
och icke för värmealstring. Värmebehovet för
direkt reduktion enligt formel (2) täcks näm-
ligen helt och hållet av gasens värmeinnehåll,
som annars icke skulle utnyttjas i masugnen.
Det begränsar tydligen den utsträckning, i vilken
direkt reduktion kan ske i järnsvampszonen.
Sker den i stället i smältzonen, åtgår kol både
till reduktion och värmealstring, och denna
reaktion ökar därför kolförbrukningen. För att
uppnå lägsta möjliga kolåtgång per ton tackjärn
under vissa givna betingelser måste man se till, att
järnsvampen har så hög reduktionsgrad som
möjligt, när den kommer till smältzonen. På vad
sätt reduktionen sker, anser Wiberg däremot
vara av underordnad betydelse.
För att indirekt reduktion skall vara möjlig,
måste givetvis gasens kolsyrahalt understiga den,
som bestäms av jämvikt (1) vid rådande
temperatur och tryck. Så snart jämvikt mellan kol,
kolsyra och koloxid nåtts, måste reduktionen
avstanna. I smältzonen är temperaturen så hög,
att jämvikt (1) är praktiskt taget fullständigt
förskjuten åt höger, och indirekt reduktion kan
därför icke ske. I järnsvampszonen begränsar
den förhållandet C02/C0 vid jämvikt i
750°-nivån, där malmen antas överförd till järnoxidul.
Vid full jämvikt är C02/C0 0,61, men i
praktiken kan man enligt Wiberg högst uppnå värdet
0,49. För att få en viss reduktionsgrad, t.ex. 90 %
i 1 100°-nivån, måste man alltså tillföra
järnsvampszonen en bestämd gasmängd, dvs.
förbränna en viss mängd kol i smältzonen, för att
summan av direkt och indirekt reduktion i
järnsvampszonen skall bli tillräckligt stor.
Teoretiskt sett blir kolåtgången lägst, när all
reduktion sker i järnsvampszonen och samtidigt
förhållandet C02/C0 är så högt som möjligt i
750°-nivån. En viktig faktor är härvid, att
gasströmmen icke har för stor hastighet. Den tid,
som koloxiden är i kontakt med järnoxiderna,
måste nämligen vara så lång, att reaktion (3)
eller (1) går i det närmaste till jämvikt. Man når
då enligt Wiberg en kritisk kolförbrukning på ca
40 hl träkol per ton tackjärn. Under denna kan
man enligt hans åsikt icke konnna, åtminstone
icke med en masugn av den typ, som han
undersökt.
År 1879 uppställde fransmannen Gruner de
reaktioner, vilka borde ske vid en ideal
masugns-process. Han kom härvid till slutsatsen, att ingen
som helst direkt reduktion av järnoxider bör ske.
En reduktionsgrad på 100 % skall alltså ha
uppnåtts i 1 100°-nivån uteslutande genom indirekt
reduktion. Enligt Fortune diskuteras alltjämt
detta "Gruner-teorem" i USA, därför att
förhållandena i masugnen icke är utredda.
Av det ovan anförda framgår, att Wiberg icke
anser Gruners process vara en idealprocess i det
fall, som han undersökt. Till ungefär samma
uppfattning hade bl.a. engelsmannen Clements
tidigare kommit. Idealbetingelserna är i stället
maximal direkt reduktion i järnsvampszonen, dvs. så
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
