1. Распределение компонентов между метал-лом и шлаком. Коэффициент распределения.
Распределение определяется величиной химического потенциала и этого или иного элемента в данной жидкости.
{ - в газовом фазе
Если (Ма) < [Ма], то элемент будет переходить из металла в шлак. Если (Ма) > [Ма], то элемент будет переходить из шлака в металл.
Химический потенциал является функцией от температуры в стандартном состоянии.
Если (Ма) = [Ма], то система находится в состоянии равновесия.
При условии (Ма) = [Ма] величина Ка – константа распределения компонента А. На практике обыч-но используют не отношение активностей, а легко определяемые концентрации. Отношение концентраций компонентов в шлаке и в металле называется коэффициентом распределения:
Если переводят примеси в металл, то N(A) должен быть маленьким: Lа 0.
2. Закономерности восстановления оксидов железа твердыми и газовыми восстановителями.
Косвенное восстановление. Fе2O3 + СО = Fе3O4 + СО2, Fе3O4 + СО = Fе + СО2,
Fе3O4 + СО = FеO + СО2, FеO + СО = Fе + СО2
Для
всех реакций:
Если К, то %СО2, а %СО, следовательно, нисходящая кривая, и наоборот. Наклон кривых определяется величиной тепл. эффекта (Н).
Прямое восстановление:
Для рассмотрения вопроса прямого восстановления к каждой реакции 1-4 добавляется реакция взаимодействия С с СО2: С + СО2 = 2СО, FеО + С = Fе + СО и т.д.
Прямое восстановление Fе2O3 до Fе3О4 начинается при низких температурах. Fе3O4 до FеО при 650 °С, и прямое восста-новление Fе из FеО начинается при 700°С.
Восстановление оксидов Fe водородом: Fе2O3 + H2 = Fе3O4 + H2O,
Fе3O4 + H2 = Fе + H2O, Fе3O4 + H2 = FеO + H2O, FеO + H2 = Fе + H2O
При Т<810°С большим сродством к кислороду обладает СО, а при Т>810°С – водород. При 810°С сродством к кислороду обладает и СО, и Н2.
В настоящее время предложен адсорбцинно – автокаталитический механизм восстановления металлов газами.
МеО + В = МеОВадс., т.е. восстановитель адсорбируется на поверхности оксида и тогда именно на поверхности идет реакция.
МеО • Вадс.= Ме • ВОадс.
Ме • ВОадс.= Ме + ВО
МеО + В Ме + ВО
Отсюда восстанавливаемость оксидов зависит от способности газа –восстановителя адсорбироваться на поверхности оксидов.
1.1 Закономерности восстановления оксидов железа твердыми и газовыми восстановителями.
Косвенное восстановление.
Fе2O3 + СО = Fе3O4 + СО2
Fе3O4 + СО = Fе + СО2
Fе3O4 + СО = FеO + СО2
FеO + СО = Fе + СО2
Для всех реакций:
Если К, то %СО2, а %СО, следовательно, нисходящая кривая, и наоборот. Наклон кривых определяется величиной теплового эффекта (Н).
Прямое восстановление:
Для рассмотрения вопроса прямого восста-новления к каждой реакции 1-4 добавляется реакция взаимодействия С с СО2:
См. реакции 1-4 выше
С + СО2 = 2СО
FеО + С = Fе + СО и т.д.
Прямое восстановление Fе2O3 до Fе3О4 начинается при низких температурах. Fе3O4 до FеО при 650 °С, и прямое восста-новление Fе из FеО начинается при 700°С.
Восстановление оксидов Fe водородом:
Fе2O3 + H2 = Fе3O4 + H2O
Fе3O4 + H2 = Fе + H2O
Fе3O4 + H2 = FеO + H2O
FеO + H2 = Fе + H2O
При Т<810°С большим сродством к кислороду обладает СО, а при Т>810°С – водород. При 810°С сродством к кислороду обладает и СО, и Н2.
В настоящее время предложен адсорбцинно – автокаталитический механизм восстановления металлов газами.
МеО + В = МеОВадс., т.е. восстановитель адсорбируется на поверхности оксида и тогда именно на поверхности идет реакция.
МеО • Вадс.= Ме • ВОадс.
Ме • ВОадс.= Ме + ВО
МеО + В Ме + ВО
Отсюда восстанавливаемость оксидов зависит от способности газа –восстановителя адсорби-роваться на поверхности оксидов. Необходимо заметить, что поскольку реакции относятся к типу топохимических реакций (протекает на поверхности раздела фаз), то в них будет присутствовать период автокатализа, по мере увеличения площади, на которой протекает реакция и т.д.