КАФЕДРА МЕТАЛУРГІЇ ЧОРНИХ МЕТАЛІВ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання лабораторного практикуму з курсу
«Теорія металургійних процесів»
(для студентів спеціальності 6.090400
"Металургія чорних металів"
2 Курсу всіх форм навчання)
Рекомендовано
на засіданні кафедри МЧМ
Протокол № 2 від 5.11.2008
Затверджено
на засіданні методради ДонДТУ
Протокол № від . .2008
Алчевськ
ДонДТУ
2008
УДК 669.18
Методичні вказівки до виконання лабораторного практикуму з курсу «Теорія металургійних процесів» (для студ. спец. 6.090400 "Металургія чорних металів" 2 курсу всіх форм навч.) /Укл.: В.В. Должиков, Д.Ю. Кузнецов, Д.Б. Васильєв – Алчевськ: ДонДТУ, 2008.– 32 с.
Наведено цілі, теоретичні основи, методика виконання та розрахунку лабораторних робіт. Показані схеми комп’ютерних тренажерів та наведені необхідні пояснення для роботи з ними. Приведені вимоги до техніки безпеки, вимоги до оформлення звітів з лабораторних робіт та перелік рекомендованої літератури.
Укладачі В.В. Должиков, доц.,
Д.Ю. Кузнецов, асист.,
Д.Б. Васильєв, асист.
Відповідальний за випуск Н.Г. Майорова, зав. лаб.
Відповідальний редактор С.В. Куберський, доц.
Зміст
Лабораторна робота № 1.
Термодинаміка розкладання карбонатів 4
Лабораторна робота № 2.
Кінетика розкладання вапняку 10
Лабораторна робота № 3.
Розподіл сірки між металом і шлаком 15
Лабораторна робота № 4.
Розчинність азоту в розплавах заліза 20
Лабораторна робота № 5.
Розчинність кисню в розплавах заліза 25
Лабораторна робота № 6.
Термодинаміка реакцій Белла-Будуара 29
Вимоги до техніки безпеки 33
Вимоги до оформлення звіту 35
Перелік рекомендованої літератури 36
Лабораторна робота № 1 термодинаміка розкладання карбонатів
Ціль роботи: експериментальне дослідження залежності пружності дисоціації карбонатів від температури й визначення основних термодинамічних характеристик процесу.
Теоретичні відомості
Дисоціація хімічних сполук при підвищенні температури обумовлена тим, що кінетична енергія теплових коливань атомів і їхніх груп перевищує енергію хімічного зв'язку між ними. Тому за результатами дослідження процесів дисоціацій можна судити про міцність хімічних сполук, порівнювати їх між собою, з'ясовувати умови утворення й розкладання сполук, прогнозувати їхнє поводження в металургійних агрегатах.
Варто пам'ятати, що найбільший практичний інтерес для чорної металургії представляють наступні карбонати: СаСО3 – вапняк (крейда, мармур); MgCO3 – магнезит; CaMg(CO3)2 – доломіт; FeCO3 – сидеріт; MnCO3 – карбонат марганцю.
Карбонати утворяться за екзотермічною реакцією:
МеО(т)+СО2(г)=МеСО3(т); ΔН<0.
Зворотній процес іде з поглинанням тепла і зветься термічною дисоціацією карбонатів.
Оскільки взаємна розчинність МеО й МеСО3 мала, обидві тверді фази можна розглядати як чисті, що мають активності, рівні 1 кожна, і тоді константа рівноваги реакції розкладання може бути записана в наступному вигляді: Кс = рСО2.
Число ступенів свободи складе: с = k + n – ф = 2 + 2 – 3 = 1.
Наявність одного ступеня свободи означає, що тільки один фактор рівноваги може бути заданий незалежно.
Рівноважний парціальний тиск СО2 цієї реакції зветься пружністю дисоціації. Цей термін застосовується тільки в тих випадках, коли серед учасників і продуктів реакції є єдиний газоподібний продукт (СО2).
Система завжди прагне до стану рівноваги; у цьому випадку це означає, що в ній розвиваються такі процеси, які наближають фактичний парціальний тиск СО2 до рівноважного для даної температури, тобто до пружності дисоціації.
Якщо фактичний рСО2 нижче рівноважного, розів'ється процес, при якому він буде збільшуватися; таким процесом є розкладання карбонату з виділенням СО2. Якщо ж фактичний рСО2 вище рівноважного, то розів'ється процес утворення карбонату, при якому СО2 буде зв'язуватися і його надлишок в атмосфері – зменшуватися.