Вопрос № 11.Закономерности восстановительных процессов в системах с растворами.

В большинстве случаев чистые вещества при повышении температуры участвуют в реакциях только в определенных долях от суммарного процесса. В дальнейшем оксиды могут переходить в шлак (растворы), а металлы – растворяться друг в друге. Доля процессов с участием веществ в чистом виде и при наличии растворов зависит от:

-состава шихты

-скорости реакции восстановления

-скорости процессов шлакообразования

-температуры ведения процессов.

Влияние наличия растворов в системе на результат процесса оценивают, сравнивая между собой реакции между чистыми веществами и реакции с растворами.

Рассмотрим восстановительные процессы в системах с растворами. (В качестве восстановителя используем газ СО).

Реакция между чистыми веществами:

Оксид является чистой фазой, а металл способен растворяться в другом металле с образованием раствора.

Если вещества одинаковы в реакциях, и если имеет место одни и те же температуры, тогда , это означает, что

Сравнив эти два варианта получаем:

Следовательно:

т.к. величина , то

Это означает, что, когда металл переходит в раствор, то в равновесном газе будет содержаться больше СО₂ по сравнению с реакцией между чистыми веществами.

Равновесные кривые для процессов восстановления, сопровождающихся переходом металла в раствор, всегда отвечают более высоким концентрациям СО₂ (рисунок). Если металл способен растворяться в другом металле, то условия его восстановления из оксида облегчаются. Если сырье многокомпонентно, то чистый металл получить из него невозможно, всегда будет получаться либо сплав, либо металл, содержащий примеси.

Металл находится в чистом виде, оксид находится в шлаке.

В данном случае имеем, что , т.е.

Т.к. , тогда получаем

Следовательно

Это означает, что в равновесном газе в системе, где оксид находится в шлаке, доля СО будет больше, чем в реакции с чистыми веществами.

Чем меньше оксида остается в шлаке, тем выше должна быть доля СО в равновесном газе, тем выше должна быть концентрация СО в восстановительной смеси. Таким образом, если оксид находится в шлаке, то он восстанавливается труднее, и тем труднее, чем меньше его остается в шлаке. Теория говорит о том, что оксид из шлака полностью восстановить невозможно.