Giáo trình học Lý thuyết các quá trình luyện kim - Chương 3

phản ứng vào dung dịch điều kiện hoàn nguyên của oxit dễ dàng hơn. Bởi vì độ phân ly của oxít sẽ tăng lên (giảm ái lực với oxy). Trên giản đồ (3-10) mỗi hàm lượng [Mn] trong [Fe] phù hợp với đường cong cân bằng của phản ứng hoàn nguyên gián tiếp. N[Mn] càng nhỏ thì vị trí đường cong càng thấp. Khi hoàn nguyên trực tiếp, sản phẩm hoàn nguyên Mn hòa tan trong dung dịch sắt làm cho quá trình dễ dàng hơn. Nhiệt độ bắt đầu hoàn nguyên trực tiếp giảm xuống. Khi không tạo thành...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình học Lý thuyết các quá trình luyện kim - Chương 3p hản ứng vào dung d ịch điều kiện hoàn nguyên của oxit dễ dàng hơn. Bởi vì độ phân ly của oxít sẽtăng lên (giảm ái lực với oxy). Trên giản đồ (3-10) mỗi hàm lượng [Mn] trong [Fe] phù hợp với đ ường cong cân bằng củap hản ứng hoàn nguyên gián tiếp. N[Mn] càng nhỏ thì vị trí đ ường cong càng thấp. Khi hoàn nguyêntrực tiếp, sản phẩm ho àn nguyên Mn hòa tan trong dung d ịch sắt làm cho quá trình dễ d àng hơn.Nhiệt độ bắt đầu ho àn nguyên trực tiếp giảm xuống. Khi không tạo thành dung d ịch. MnO hoàn nguyên ở nhiệt độ cao hơn 16930K. Trong lò caokhi có mặt của sắt, Mn được hoàn nguyên hòa tan ngay trong chúng làm cho quá trình hoàn nguyênMnO xẩy ra ở nhiệt độ thấp hơn 16930K.3 -4- Hoàn nguyên oxit kim loại bay hơi3.4.l. Hoàn nguyên bằng khí Ở nhiệt độ cao, nếu như kim lo ại được hoàn nguyên từ oxit của nó Ở trạng thái hơi ta cóp hương trình phản ứng sau đây : x 1 Mex O y ( r )  CO ( H 2 )  Me( h )  CO2 ( H 2 O) (3-17) y yHằng số cân bằng PMe/ y .PH 2O x PMe/ y .PCO2 x K p (317)  hay K’p = (3-18) PH 2 PCOKhi nghiên cứu cân bằng của phản ứng phân hóa, ta có: 2x 2 MexO y ( r )  Me( h )  O 2 (3-19) y y K pMexOy  PMex / y .PO2 2Và cân b ằng của phản ứng: 2 CO2 = 2CO + O2 (3-20) 2 PO2 .PCO K CO2  2 PCO2 1 Như vậy phản ứng (3 -17) bằng hiệu của phản ứng (3-19) và (3 -20) Do đó ta có: 2 K pMexOy K pMexOy K P ( 317 )  ’ và K p = (3-21) K CO2 K H 2O Như đã nói trong phần ho àn nguyên oxit với kim loại không bay hơi thì về phương điệnnhiệt động học sự ho àn nguyên có thể xẩy ra với bất kì tỷ lệ CO/CO2. Trong hỗn hợp khí, miễn làcó một nhiệt độ phù hợp. Thành phần cân bằng của pha khí theo phản ứng (3 -17) %CO2, %CO và %N2 (nếu trong hỗnhợp khí ban đầu có N2) ở một nhiệt độ và áp suất nhất định được tính theo các phương trình sauđ ây: PMe/ y .PCO2 x K p (317)  PCO Pt = PCO + PCO2 + PMe + PN2 (3-22) Pt - là áp suất tổng của hỗn hợp khí. x Vì khi tiêu thụ 1mol khí CO thì thu được 1 mol khí CO2 và mol hơi kim lo ại. Do đó giá y y y    trị  PCO  Me  và  PCO2  PMe  tỷ lệ với nồng độ CO và CO2 trong hỗn hợp khí: x x     y PCO  PMe % CO x  (3-23) y % CO 2 PCO 2  PMe x Vì phản ứng (3-17) không thay đ ổi thể tích nên PCO  PCO 2 % CO  % CO 2  (3-24) PN 2 %N2 Giải hệ 4 phương trình (3-18), (3-22), (3 -23), (8 -24) ta tìm được thành phần cân bằng của PN 2khí hoàn nguyên. Nếu như thành phần của hỗn hợp khí không có N2 thì chúng ta b ỏ qua tronghệ phương trình và ta chỉ cần 3 phương trình đề tìm thành phần khí cân bằng %CO, %CO2 ,%Me Để xác định thành phần cân bằng của hỗn hợp khí khi hoàn nguyên bằng H2 t hì người tathay các phương trình trên %CO, %CO2 b ằng %H2, %H2O. Còn hằng số cân bằng được biểu thị bởihằng số cân bằng khi hoàn nguyên b ằng H2(Kp). Khi hoàn nguyên oxit kim loại theo phản ứng (3 -17) với kim loại bay hơi cần thiết phải làmngu ội hỗn hợp khí để ngưng tụ hơi kim lo ...