Термодинамический анализ восстановления металла из оксидов

Общая термодинамическая характеристика реакций

Восстановления

Упругость диссоциации оксидов большинства технически важных металлов при температурах пирометаллургических процессов (1000 – 2000 К) очень мала, и получение металлов путем диссоциации оксидов оказывается неэффективным.

Наиболее целесообразно в промышленных условиях получать металлы из оксидов восстановлением – химическим взаимодействием с восстановителем, способным " отбирать " кислород у металла.

Реакцию восстановления металла из его оксида можно представить уравнением

Ме О + В = Ме + В О.

Здесь Ме Ои В О – восстанавливаемый оксид и оксид восстановителя; В – восстановитель; Ме – продукт восстановления (металл или более низший оксид).

Примеры реакций восстановления:

                                            

                           

                                         

                                                  

                                    

.                                                    

Реакцию восстановления можно представить алгебраической суммой реакции образования оксидов

В + О₂ = В О,                                  ;

Me + О₂ = Me O,                             ;

Me O + B = Me + B O,    .

Условия протекания реакции восстановления слева направо

Последнее неравенство указывает на большее сродство к кислороду у восстановителя, чем у металла при условиях осуществления процесса.

Если реагенты находятся в стандартных состояниях (чистые вещества), то условие восстановления принимает вид

.

С учетом известных выражений для реакций образования оксидов

 и

условие восстановления может быть записано через упругости диссоциации оксидов               .

Отсюда следует, что для протекания процесса восстановления оксид восстановителя В О должен быть устойчивее оксида Ме О.

Если восстановитель – металл, то для осуществления реакции металлотермического восстановления  необходимо

.