還原鐵粉中的碳,硫都為雜質(zhì)元素,其過高的含量直接影響了鐵粉的應用。因此在生產(chǎn)中,我們通過一次還原將鐵粉脫硫后,硫含量得以大幅降低,經(jīng)過二次還原后,可以使碳,硫含量降低至國家標準以下。
1、脫碳反應
海綿鐵粉中的碳主要固溶于Fe形成滲碳體(Fe3C)。在鐵粉二次還原過程中,除了鐵粉中的氧和碳進行自身反應脫碳外,主要有如下脫碳反應: 〔C〕+2H2=CH4 + 10.8kcal/mol (1) 〔C〕+H2O=H2 + Co -28.3kcal/mol (2) (1)反應為放熱反應,對于含碳量較高的鐵粉只依靠干燥的H2脫碳作用是非常有限的。反應(2)為吸熱反應,因此含有較多量的水蒸汽濕潤H2在高溫時有助于鐵粉的高度脫碳。經(jīng)過脫碳后,還原鐵粉中碳含量可降低至0.03%以下。 2、脫硫反應
在二次還原過程中還原氣氛中的H2與海綿鐵粉所含的硫(以FeS形態(tài)存在)發(fā)生如下反應: FeS+H2=Fe+H2S 從而使鐵粉的硫含大幅度降低。例如,在用氨分解氫氣進行二次還原時,可使海綿鐵粉的硫含降低至0.02%以下;在含濕的轉(zhuǎn)化天然氣中進行二次還原可使海綿鐵的硫含量降到0.015%