title-icon
Яндекс.Метрика
» » Основы теории восстановления окислов железа

Основы теории восстановления окислов железа

Восстановление окислов железа является основной целью доменной плавки. Под восстановлением окислов металлурги понимают процесс удаления кислорода из окисла и получение из него элемента или окисла, содержащего меньше кислорода. Кислород отнимается с помощью восстановителя, т. е. вещества, обладающего в условиях данного восстановительного процесса большим химическим сродством к кислороду, чем элемент, окисел которого подлежит восстановлению. О химическом сродстве различных элементов к кислороду можно судить по сопоставлению упругости диссоциации различных окислов при данной температуре или стандартной максимальной работы образования различных окислов.
Для конденсированных окислов, которые диссоциируют с выделением конденсированного вещества и кислорода, представление о сродстве элементов к кислороду может быть получено по величине тепловых эффектов; при этом надо учитывать отклонения, указываемые в физической химии. Окисел будет тем прочнее, чем ниже его упругость диссоциации (PО2), чем больше стандартная максимальная работа реакции его образования (Aр) или равное ей по величине, но обратное по знаку изменение свободной энергии системы (AF).
В табл. 16 приводятся важнейшие для черной металлургии окислы, расположенные в порядке убывающей упругости диссоциации, вычисленной С.Т. Ростовцевым по термодинамическим формулам, которые связывают константы равновесия реакций с температурой. Из этой таблицы мы исключили данные для фосфора и цинка, так как упругость диссоциации их не является постоянной величиной при данной температуре. В этой же таблице приведены тепловые эффекты реакций окисления элементов.

Следует иметь в виду, что упругость диссоциации окислов остается при данной температуре постоянной величиной лишь в том случае, когда конденсированные вещества, находящиеся в системе, не образуют между собой растворов или химических соединений. Если это условие не соблюдается, то, как следует из законов физической химии, упругость диссоциации окислов может быть различной при одной и той же температуре. Так, если окисел способен растворяться в каком-либо веществе, присутствующем в системе, то упругость диссоциации его будет зависеть не только от температуры, но и от степени насыщения раствора окислом: чем ниже степень насыщения, тем ниже упругость диссоциации окисла.
При наличии раствора, насыщенного окислом, упругость диссоциации этого окисла становится величиной постоянной при данной температуре и равной упругости диссоциации свободного окисла.
С другой стороны, если элемент, образующийся в результате диссоциации окисла, способен образовывать растворы или химические соединения с каким-либо веществом, присутствующим в системе, то упругость диссоциации окисла этого элемента будет тем выше, чем ниже концентрация данного элемента в растворе; по мере насыщения раствора упругость диссоциации окисла уменьшается и при насыщенном растворе становится при данной температуре постоянной величиной, равной упругости диссоциации, которую имеет окисел при условии, когда выделяющийся при его диссоциации элемент остается в свободном состоянии.
В целом ряде случаев реакции восстановления являются обратимыми, т. е. в зависимости от условий они могут протекать или в сторону восстановления, или в сторону окисления элементов (низших окислов). Всякая обратимая реакция при известных условиях может находиться в равновесии. Условия равновесия обратимых реакций могут быть установлены на основе законов химической термодинамики.

title-icon Подобные новости