2015-01-30
2132
Многие процессы выплавки сплавов завершаются операцией освобождения сплавов от избытка кислорода - раскислением. Удаление кислорода из оксида, растворенного в металлическом расплаве, или восстановление оксидов, находящихся в шлаке, определяет качество и свойства металла.
Для того чтобы произошло разложение оксида и выделение из него металла необходимо, чтобы упругость диссоциации оксида была больше парциального давления кислорода в газовой фазе, то есть
> 
.
Вакуумирование пространства над расплавом не обеспечивает это условие. Более эффективным способом является химическое связывание кислорода с помощью элементов, обладающих большей степенью химического сродства к кислороду, чем восстанавливаемый металл. Оценить эффективность элементов-восстановителей, можно по величине изменения изобарно-изотермического потенциала 
образования оксидов.
На практике в качестве восстановителей используют твёрдый углерод С, СО, Н 2, многокомпонентные газовые природные смеси и др.
|
|
|
Термодинамически процесс восстановления может быть представлен в виде совокупности двух обратимых реакций: взаимодействия металла и восстановителя с кислородом.
Если восстановителем является СО, то реакции имеют вид:
2 МеО↔ 2 Ме + О 2(
),
2 СО 2 ↔ 2 СО + О 2(
).
Итоговая реакция получается при вычитании реакции 2 из реакции 1:
МеО + СО ↔ Ме + СО 2().
Изобарно-изотермический потенциал итоговой реакции
= ½ ( - ).
Константы равновесия реакций 1 и 2:
, 
.
Завершенность реакции характеризуется равновесным состоянием газовой фазы.
Направление процесса и суммарный результат будут определяться соотношением величин и . Величина и знак процесса определяются свойствами реагирующих оксидов и составом газовой фазы в начальном и конечном состояниях.
Если условия реагирования отличны от стандартных, то на величину 
оказывает влияние исходный составов системы.
Условия протекания процессов в рассматриваемой системе:
1). Восстановление оксида, если <0, т.е. > ;
; 
.
2). Окисление металла, если >0, т.е. < ;
; 
.
3). Равновесное состояние. =0, т.е. = ;
; .
