Физико-химические основы десульфурации расплавов железа шлаком

Психологические барьеры общения

В процессе общения человека с человеком могут встречаться трудности, которые часто являются препятствием на пути к достижению индивидом целей и которые меняются в зависимости от обстоятельств.

Психологический барьер общения – это психологическое препятствие на пути адекватной передачи информации между партнерами по общению.

Можно говорить о барьерах понимания, барьерах социально-культурного различия и барьеров отношения.

I. Барьеры понимания могут быть связаны с рядом причин как психологического, так и иного порядка.

а) барьер фонетического непонимания связан с погрешностью в самом канале передачи информации (невыразительная речь, речь-скороговорка)

б) барьер семантического непонимания связан с различиями в системах значений участников общения.

в) стилистический барьер непонимания возникает при несоответствии стиля речи говорящего ситуации общения или состоянию собеседника.

г) барьер логического непонимания возникает, когда рассуждения говорящего слишком сложны для слушателя, либо кажутся ему неверными, либо противоречат присущей ему манере доказательств.

II. Барьеры социально-культурного различия – это социальные, политические, религиозные и профессиональные различия, которые приводят к разной интерпретации тех или иных понятий, употребляемых в процессе коммуникации. В качестве барьера может выступать и само восприятие партнера по общению как лица определенной профессии, определенной национальности, пола и возраста.

а) барьер избегания

б) барьер авторитета

в) барьер темперамента

г) барьер несовместимости характеров

III. Барьеры отношения – это уже чисто психологический феномен, возникающий в процессе общения. Речь здесь идет о возникновении чувства неприязни, недоверия к собеседнику, которое распространяется и на передаваемую им информацию.

а) барьер отвращения и брезгливости

б) барьер презрения

в) барьер страха

г) барьер отрицательных эмоций

11.1 Термодинамическая оценка возможности окислительной
десульфурации металла

Обладая переменной валентностью, сера при взаимодействии с кислородом образует несколько газообразных соединений, наиболее устойчивым из которых при температурах сталеплавильных процессов является .

Удаление серы из сталеплавильной ванны может протекать в результате взаимодействия с растворенным в металле кислородом

, (11.1)

а также в результате окисления оксидами железа шлака

. (11.2)

Обе эти реакции могут протекать, например, на поверхности всплывающих в металле пузырей оксида углерода.

Температурную зависимость константы равновесия реакции (11.1) описывает уравнение

. (11.3)

Из уравнения (11.3) видно, что реакция (11.1) является слабой эндотермической реакцией. Поэтому изменение температуры не приведет к резкому изменению константы равновесия реакции. Среднее значение константы равновесия реакции (11.1) для температур сталеплавильной ванны можно принять равным 1,1·10-3.

Приравняв активности серы и кислорода в металле их концентрациям, можно оценить величину равновесного парциального давления в газовой фазе. Приняв среднее содержание серы в металле равным 0,04%, а кислорода 0,02%, получим

.

Аналогичные расчеты показывают, что для реакции (11.2) величина равновесного парциального давления в газовой фазе составляет около 1 Па. Эти парциальные давления настолько незначительны, что за время плавки в результате протекания реакций (11.1) и (11.2) удалить из металла значительное количество серы не удается. Результаты исследований разных авторов показывают, что в кислородных конвертерах и мартеновских печах, отапливаемых чистым по сере топливом, количество окисленной серы не превышает 5 – 10% от исходного ее содержания в металлической шихте. Основное количество серы удаляется из металла в результате протекания других типов реакций, не связанных с окислением.

Крайне низкие значения равновесного парциального давления в газовой фазе для реакций (11.1) и (11.2) создают предпосылки для протекания реакций в направлении поглощения металлом серы из газовой фазы. Это наблюдается, например, при использовании для отопления мартеновских печей высокосернистого топлива (мазут, коксовальный газ).

Поглощение серы металлом из газовой фазы может наблюдаться и в атмосфере крупных промышленных городов. Опыт работы электросталеплавильных цехов свидетельствует, что при использовании в завалке большого количества легковесного заржавленного металлического лома следует ожидать повышенного содержания серы в металле после расплавления.

11.2 Распределение серы между шлаком и металлом

Растворимость серы в шлаке в значительной степени зависит от окислительного потенциала системы, который может быть охарактеризован величиной равновесного парциального давления кислорода. Из рисунка 11.1 видно, что

а – область при которых кислород находится в растворе (не образует
оксидов); б – область малой точности анализа

Рисунок 11.1 – Растворимость серы в шлаке, содержащем 37% , 27% и 36% , в условиях равновесия с газовой смесью при различных величинах

значительная растворимость серы в шлаке может наблюдаться при равновесных парциальных давлениях кислорода менее 10-6и более 10-3атм. Такой характер зависимости объясняется возможностью присутствия серы в шлаке в виде двух типов химических соединений. При высокой окисленности системы сера имеет валентность +6 и присутствует в шлаке в форме сульфатов (). При малых значениях равновесного парциального давления кислорода сера имеет валентность –2 и находится в шлаке в виде сульфидов (). При температуре 1600^оС упругость диссоциации составляет менее 10-8атм. Поэтому следует ожидать, что в условиях сталеплавильных процессов сера присутствует в шлаке в сульфидной форме.

Когда система металл – шлак – газ находится в состоянии термодинамического равновесия, химические потенциалы серы в каждой из взаимодействующих фаз выравниваются. В этих условиях растворимость серы в шлаке не зависит от того, поступает ли она в шлак из металла или из газовой фазы. Однако, с точки зрения организации эксперимента значительно проще изучать распределение серы между шлаком и газовой фазой.

Реакция распределения серы между шлаком и газовой фазой в общем случае может быть записана в виде

. (11.4)

Константа равновесия реакции (11.4) определяется из выражения

. (11.5)

С учетом того, что при невысоких концентрациях серы в шлаке величина коэффициента активности сульфида и активность оксида металла практически не зависят от содержания серы, уравнение (11.5) можно привести к виду

. (11.6)

Величину принято называть сульфидной емкостью шлака.

В настоящее время результаты экспериментальных исследований растворимости серы в шлаке принято приводить в форме зависимости сульфидной емкости шлака от температуры и мольной концентрации основного оксида. Одна из таких диаграмм показана на рисунке 11.2. Анализ диаграммы показывает, что при повышении температуры сульфидная ёмкость шлаков увеличивается. Следовательно, реакция десульфурации металла шлаком является эндотермической.

1 – , =1500^оС; 1’ – , =1650^оС;

2 – , =1500^оС; 2’ – , =1650^оС;

3’ – , =1650^оС; 4 – , =1500^оС;

4’ – , =1650^оС; 5’ – , =1650^оС;

6 – , =1500^оС; 7 – , =1500^оС;

8 – , =1650^оС; 9 – , =1550^оС;

Рисунок 11.2 – Зависимость сульфидной емкости различных шлаков от мольной доли основного оксида и температуры

Следует также обратить внимание на высокие значения сульфидной емкости шлаков системы , а также основных мартеновских шлаков и чистого . Высокая сульфидная емкость этих шлаков не является свидетельством более высокой их десульфурирующей способности в сравнении со шлаками системы . Величина включает равновесное парциальное давление кислорода, а его значение в области, в которой могут существовать шлаки с высоким содержанием и , довольно велико.

Таким образом, распределение серы между шлаком и металлом является результатом протекания реакций

, (11.7)

, (11.8)

. (11.9)

При низких температурах начального периода плавки и малой основности шлака также может рассматриваться как основной оксид. Поэтому может также иметь место реакция

. (11.10)

Результаты исследований показывают, что при десульфурации металла высокоосновным шлаком основное количество серы присутствует в шлаке в форме сульфида кальция. Поэтому при анализе условий десульфурации металла шлаком обычно ограничиваются анализом условий протекания реакции (11.7) для которой

. (11.11)

Из уравнения (11.11) следует, что реакция (11.7) является сильной эндотермической реакцией, протеканию которой в направлении образования сульфида кальция должны способствовать высокие температуры заключительного периода плавки. Кроме того, образованию сульфида кальция по реакции (11.7) будут способствовать высокая основность шлака, а также малые активности и растворенного в металле кислорода.

Чтобы проанализировать влияние окисленности шлака на величину коэффициента распределения серы между шлаком и металлом реакцию (11.7) необходимо записать в виде

. (11.12)

Константа равновесия реакции (11.12) определяется из выражения

. (11.13)

С учетом соотношения

(11.14)

из уравнения (11.13) получим

. (11.15)

Из уравнения (11.15) следует, что для достижения высоких значений коэффициента распределения серы между шлаком и металлом необходимы высокая основность шлака и низкая его окисленность. В качестве примера на рисунке 11.3 приведены данные о влиянии содержания на величину коэффициента распределения серы между шлаком и металлом.

При высокой основности шлака наибольшие значения коэффициентов распределения серы достигаются в условиях доменной плавки. При содержании 0,1 – 0,2% величина коэффициента распределения серы может достигать 100 и более.

Достаточно высокие для эффективной десульфурации металла значения коэффициентов распределения серы могут быть получены при содержании до 1,0 –1,5% в восстановительном периоде плавки в дуговых электросталеплавильных печах, при электрошлаковом переплаве, при обработке стали синтетическими шлаками и на установке «ковш – печь».

Рисунок 11.3 – Зависимость коэффициента распределения серы между шлаком и металлом от содержания FeO в шлаке

В мартеновском и кислородно-конвертерном процессах, а также в окислительном периоде плавки в дуговых электросталеплавильных печах содержание составляет 10 – 15% и более. В этих условиях значения коэффициентов распределения серы минимальны и обычно не превышают 10. Этим обусловлена низкая эффективность десульфурации металла в ходе окислительного рафинирования.

Дата добавления: 2014-01-04