Задание 7
При каких условиях увеличивается скорость химических реакций? Как это учитывают в доменном процессе?
1. Скорость химических реакций увеличивается при повышении концентраций реагирующих веществ.
Для этого железную руду обогащают, а к вдуваемому в доменную печь воздуху добавляют кислород. Концентрацию реагирующих веществ увеличивают также введением в доменную печь природного газа, состоящего в основном из метана. При сгорании метана образуются оксид углерода (IV) и вода:
CH4 + 2O2 ⟶ CO2 + 2H2O + Q
Оксид углерода (IV) и водяные нары реагируют с раскаленным углём:
CO2 + C ⟶ 2CO
H2O + C ⟶ CO + H2
В результате повышается концентрация оксида углерода (II) и образуется дополнительный восстановитель – водород.
2. Скорость химических реакций зависит от поверхности соприкосновения реагирующих веществ.
С учётом этого загружаемые в доменную ночь руда, кокс и флюсы должны состоять из кусков определённых оптимальных размеров. Крупные куски размельчают, а слишком мелкие укрупняют спеканием, иначе мелкие куски закроют проход газам. Процесс спекания называют агломерацией. Получившийся агломерат затем измельчают до требуемых размеров.
3. Скорость химических реакций зависит от температуры.
Для повышения температуры воздух, вдуваемый в доменную печь, предварительно нагревают в регенераторах (принцип теплообмена). Для этих же целей используют теплоту экзотермических реакций: раскалённые газы из нижней части доменной печи, поднимаясь, подогревают до нужной температуры поступающие сверху плавильные материалы (принцип противотока).