KINETICS OF COAL INJECTION INTO IRON OXIDE CONTAINING SLAGS

Measurements of overall reaction kinetics between carbon and slags have been made at steelmaking temperatures by means of injection of coal into electric arc furnace (EAF) slags. A fundamental equation to predict residual carbon in slags was developed. The predictions using this model at moderate injection rates are in reasonable agreement with experimental data. A relative reaction rate parameter to determine gasification rate and evaluate the rate limiting step has been found. The reaction rate of EAF slag with carbon is under mixed control by the slag gas and the gas carbon reactions. The relative importance of each step depends mainly on the basicity of slag. For basicity >4.4, the reaction limiting step is mainly gas/carbon. For basicity between 2.7 and 4.4, the reaction is mainly under carbon/gas but the contribution of the slag gas reaction is not negligible. For relative low basicity (<2.7), the gas/slag reaction becomes slower. The injection rate of coal affects carbon gasification rates significantly and a saturation injection rate is found to be around 0.014 molC s−1 kg-slg−1. On a effectué des mesures de la cinétique globale de réaction entre le carbone et les scories aux températures de production de l’acier au moyen d’injection de charbon dans des scories de four à arc électrique (EAF). On a développé une équation fondamentale pour prédire le carbone résiduel dans les scories. Les prédictions utilisant ce modèle à des taux modérés d’injection sont en accord raisonnable avec les données expérimentales. On a trouvé un paramètre relatif de taux de réaction pour déterminer le taux de gazéification et pour évaluer l’étape limitante de la vitesse. Le taux de réaction de la scorie de l’EAF avec le carbone est sous contrôle mixte des réactions scorie/gaz et gaz/carbone. L’importance relative de chaque étape dépend principalement de la basicité de la scorie. Pour une basicité > 4.4, l’étape limitante de la réaction est principalement le gaz/carbone. Pour une basicité entre 2.7 et 4.4, la réaction est principalement sous le contrôle carbone/gaz, mais la contribution de la réaction scorie/gaz n’est pas négligeable. Pour une basicité relativement faible (< 2.7), la réaction gaz/scorie ralentit. Le taux d’injection du charbon affecte de façon importante les taux de gazéification du carbone; on a trouvé qu’un taux d’injection de saturation se situait autour de 0.014 mol C s−1 kg-slg−1.