ניתוח של גורמים פנימיים המשפיעים על קצב הפירוק של מפחמים מחדש

ניתן לחלק באופן שיטתי את גורמי המפתח המשפיעים על קצב הפירוק של מפחמים מחדש לשתי קטגוריות: תכונות הקרבורייזר (גורמים פנימיים) ותנאי תהליך ההיתוך (גורמים חיצוניים). היום ננתח את הגורמים המהותיים:
מושג מפתח
הפירוק של פחמים חוזרים בברזל מותך הוא בעצם תהליך העברת מסה הכולל הרטבה, תגובות פנים, דיפוזיה והסעה. כל גורם המשפיע על תהליכים אלו ישפיע בסופו של דבר על קצב הפירוק.
מאפייני קרבורייזר מחדש (גורמים פנימיים)
זהו הגורם הבסיסי הקובע את שיעור הפירוק.
1. דרגת גרפיטיזציה (הגורם הקריטי ביותר)
Mechanism: Graphitization refers to the transformation of carbon atoms from a disordered arrangement to an ordered layered crystal structure (similar to natural graphite) at high temperatures (>2500 מעלות).
לְהַשְׁפִּיעַ:
פחמן חוזר בגרפיטציה גבוהה: אטומי הפחמן קשורים זה לזה על ידי כוחות ואן דר וואלס חלשים, מה שמאפשר לברזל מותך לחדור בקלות לשכבות הביניים ולאטומי הפחמן "להתקלף" ולהתמוסס. זה מביא לקצב פירוק מהיר במיוחד וקצב ספיגה גבוה.
חומרים חוזרים שאינם -גרפיטים (כגון קוק נפט מבודד רגיל): מבנה הפחמן אינו מסודר ודחוס, ומחייב אטומי פחמן לשבור קשרים כימיים חזקים יותר לפני שהם נכנסים לברזל המותך. כתוצאה מכך, קצב הפירוק איטי וחומר נדיף יותר נשרף.
מסקנה: ל-recarburizers מלאכותי בגרפיטציה יש יתרון ברור בקצב הפירוק.
2. גודל החלקיקים ומבנה הנקבוביות
גודל החלקיקים: יש טווח אופטימלי.
עדין מדי: למרות שטח פנים גדול, הוא נוטה לצוף על פני הברזל המותך, שם הוא מתחמצן ונשרף (מתבטא כבעירה ועישון), לא מצליח לשקוע ביעילות לתוך הברזל המותך ולהשתתף בהתמוססות, מה שמפחית את קצב ההמסה האפקטיבי.
גס מדי: שטח המגע הכולל קטן, מצריך פירוק איטי מבחוץ פנימה לאחר שקיעה לתחתית. זה מביא לזמן פירוק ארוך וייתכן שלא יתמוסס לחלוטין לפני היציאה מהכבשן.
עיקרון: גודל החלקיקים אמור להבטיח שהמפחם יכול לחדור במהירות את שכבת הסיגים ולשקוע לתוך הברזל המותך, תוך שהוא מספק שטח תגובה מספק. גודל החלקיקים נבחר בדרך כלל על סמך קיבולת התנור. נקבוביות: המבנה הנקבובי מספק תעלות לחדירת ברזל מותך, מגדיל מאוד את אזור הממשק התגובתי וסופג את הברזל המותך כמו ספוג, מה שמאיץ משמעותית את קצב הפירוק.
3. טוהר (גופרית, אפר ותוכן נדיף)
תכולת גופרית: גופרית היא יסוד פעיל-על פני השטח שנספג על פני הפחמן מחדש, מפחית את יכולת ההרטבה שלו על ידי הברזל המותך ופועל כמחסום להתמוססות של אטומי פחמן. ככל שתכולת הגופרית גבוהה יותר, כך קצב הפירוק איטי יותר.
חומרים נדיפים: תכולת נדיפות גבוהה מעידה על תכולת קרבורייזר "גולמית" גבוהה ופחממה לא מלאה. בטמפרטורות גבוהות, זה משחרר גזים במהירות, מה שגורם ל-recarburizer ליפול ולצוף בברזל המותך, מונע התמוססות יציבה ומאריך את זמן ההיתוך.
אפר: אפר (בעיקר SiO₂, Al₂O₃ וכו') אינו מתמוסס ויוצר סרט מחסום על משטח ה-recarburizer, מה שמפריע למגע בין הברזל המותך לפחמן.