Відновлення з участю розчинів

Окислювально-відновні реакції в реальних процесах протікають, як правило, з участю компонентів, що знаходяться в твердих і рідких розчинах.

Відновлення з розчину (FeO) + CO = Fe_к + СО₂.

Вираз константи рівноваги має вигляд , звідки . Прийнявши, що активність розчинника а _Fe» 1 і враховуючи, що ; К_р = (для чистих компонентів), де і – коефіцієнт активності і концентрація (молярна частка) FeO в розчині, одержимо . Звідки витікає, що в ненасичених розчинах (коли < 1) , тобто рівноважний газ бідніший СО₂ і багатше СО, ніж у разі реакції з чистими фазами. Із зменшенням концентрації FeO зменшується , тобто %СО₂ прагне до нуля, % СО – 100%. Таким чином, чим нижчий вміст оксиду в розчині, тим його важче відновлювати і тимбагатше відновником повинна бути газова суміш.

При прямому відновленні процес складається з наступних реакцій

(FeO) + CO = Fe_к + СО₂

+

СО₂ + С_т = 2СО

(FeO) + С_т = Fe_к + СО

З рис. 4.5 видно, що кожному вмісту FeO в розчині відповідає своя точка перетину з рівноважної кривої реакції взаємодії СО₂ з вуглецем (крива б), або своя температура початку реакції прямого відновлення Т _р, і чим нижче X _FeO, тим вище Т _р.

У міру зменшення концентрації оксиду його стає все важче відновлювати твердим вуглецем, що виявляється в підвищенні температури початку реакції.

Перехід продукту відновлення в розчин MnO_к + СО_г = [Mn] + CO₂; .

Для MnO, як чистої фази = 1; , отже, . У присутності розчинника, коли < 1, рівноважний склад газу бідніший СО, ніж при отриманні чистого металу. Інакше, під час переходу продукту реакції в розчин умови відновлення оксиду полегшується. На рис. 4.6 кожному вмісту марганцю в залізі відповідає своя рівноважна крива складу газової фази реакції непрямого відновлення: чим менше , тим нижче розташовується крива. При прямому відновленні полегшення умов для протікання реакції MnO_к + С_т = [Mn]_Fe + CO виявляється в зниженні температури, вище за яку стає можливою взаємодія: Т ₃ < Т ₂ < Т ₁ < 1420°С.

Рис. 4.5 - Рівноважний склад газу і температури початку відновлення в реакціях непрямого і прямого відновлення FeO	Рис. 4.6 - Рівноважний склад газу і температури рівноваги в реакціях непрямого і прямого відновлення оксиду марганцю

Дата добавления: 2014-11-20