Метод восстановления

Получение металлических порошков восстановлением оксидов или солей является одним из самых древних и распространенных методов. Он наиболее экономичен при условии использования в качестве исходных дешевых видов сырья: непосредственно руд, от­ходов металлургических производств и др.

В промышленности этот метод широко применяется для получения порошков таких металлов, как железо, медь, никель, кобальт, вольфрам, молибден, а для некоторых из них, например для вольфрама и молибдена, является единственным. Восстановленные порошки хорошо прессуются и спекаются. Восстановителями могут быть водород, СО, природный газ; твердые вещества - сажа, кокс, древесный уголь, щелочные металлы.

Недостатком метода является то, что полученные с его помощью порошки содержат много примесей, в том числе оксиды, карбиды.

7.3.1.1. ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКИЕ

ОСНОВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Под восстановлением понимают превращение оксида или соли в элемент или низший оксид (низшую соль). Согласно адсорбцион- но-автокаталитической теории, процесс восстановления складыва­ется из следующих этапов:

- адсорбция газа-восстановителя на поверхности оксидной пленки;

- разрушение кристаллической решетки оксида;

- образование новых оксидных фаз;

- десорбция газообразных продуктов с поверхности частиц.

В общем виде реакцию восстановления можно записать как:

MeO_n + mX ↔ Me + X_mO_n,

где МеО - оксид металла; X - восстановитель; mиn- стехиометри­ческие коэффициенты.

Для смещения процесса вправо, т. е. для восстановления, необ­ходимо, чтобы химическое сродство элемента X к кислороду было больше, чем у металла М. За меру химического сродства к кислоро­ду обычно принимают изменение изобарного термодинамического потенциала ʌG(энергия Гиббса):

ʌG= -A =R T ln Kρ,

где ʌG- максимальная работа реакции при постоянном давлении; R - универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура; К_ρ - константа равновесия.

Чтобы оценить направление реакции, необходимо определить величины ʌG для МеО и ХО. В соответствии с выражением для ʌG запишем:

2Ме + О₂ → 2МеО ʌG₁= 4,575 lg (Ро₂) МеО

2Х + О₂ → 2X0 ʌG₁= 4,575 lg (Ро₂) ХО,

Где (Ро₂) _Ме0 и (Ро₂) _хо - упругости диссоциации оксидов МеО и ХО.

Чем выше сродство к кислороду, тем больше понижение термоди­намического потенциала, т. е. условием реакции восстановления ме­талла будет ʌG₂<ʌG₁ или по абсолютной величине |ʌG₂| >|ʌG₁|.

Металл, у которого сродство с кислородом больше, может восстанавливать металлы с меньшим сродством. Различают вос­становление газами, углеродом и металлами.

Дата добавления: 2015-07-16