И диссоциации карбонатов, оксидов и сульфидов

Закономерности процессов образования и диссоциации карбонатов, оксидов, сульфидов и других соединений в практике металлургического производства имеют сходный характер. В общем виде их можно представить реакцией

AB = A + B,

где AB – карбонат, оксид, сульфид и т. д.;

A – оксид (диссоциация карбонатов, оксидов) или металл (диссоциация оксидов, сульфидов);

B – чаще всего газ (диоксид углерода, кислород, сера и т. д.).

Целью термодинамического анализа является решение двух задач: во-первых, определение равновесного состава фаз и, во-вторых, определение направления протекания реакции в случае, когда исходные параметры системы не являются равновесными.

Равновесное состояние рассматриваемой системы обычно определяется пятью переменными P, T, c_AB, c_A, c_B, количество которых может уменьшаться или увеличиваться. Компонентов, образующих систему, обычно два, поэтому число степеней свободы зависит от количества фаз, которых бывает две (большинство гетерогенных превращений), или три (твердофазные превращения).

Равновесное давление газа p_B, равное

,

называется упругостью диссоциации и служит мерой химической прочности соединения. При малых значениях p_B эта величина теряет смысл давления, поэтому более общей характеристикой меры прочности является изменение энергии Гиббса D G, стандартная величина которой называется мерой химического сродства вещества к веществу (например, мерой химического сродства металла к кислороду).

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Перечислите важнейшие для металлургии карбонаты.

2. По каким реакциям происходит распад карбонатов?

3. Что называется упругостью диссоциации карбонатов?

4. Если больше упругости диссоциации при данной температуре, будет ли распадаться карбонат?

5. Как влияет температура на прочность карбонатов?

6. Что такое химическое кипение?

7. Как влияет дисперсность частиц карбоната на величину упругости диссоциации?

8. Преимущественно в виде каких соединений находятся в земной коре самые распространенные металлы: железо, кремний, алюминий, хром, марганец и др.?

9. В какой последовательности происходят превращения оксидов одного и того же металла?

10. Почему при образовании растворов упругость диссоциации соединений изменяется? Как влияет уменьшение концентрации оксида в растворе на его упругость диссоциации?

11. Как влияют фазовые превращения, происходящие с веществами, на термодинамические характеристики процесса диссоциации оксидов?

12. Какие оксиды железа известны?

13. Что такое вюстит?

14. Соответствует ли стехиометрическому составу FeO состав вюстита?

15. Выше какой температуры вюстит является устойчивым?

16. Какие модификации гематита существуют в природе?

17. Напишите реакции диссоциации оксидов железа.

18. На диаграмме железо – кислород покажите линию предельной растворимости кислорода в a-, g- и d-Fe.

19. На той же диаграмме покажите область существования вюстита.

20. С помощью диаграммы состояния железо – кислород определите температуру плавления магнетита, температуру разложения гематита, покажите область шлаковых расплавов.

21. Проанализируйте изотермический разрез диаграммы железо – кислород при температуре 1200 °C.

22. Какие модификации кремнезема известны?

23. Какие оксиды марганца известны в природе? Какой из них является наиболее устойчивым?

24. Какие оксиды хрома известны?

25. Что такое упругость диссоциации сульфидов?

26. Какие сульфиды железа известны?

27. Укажите наиболее прочные сульфиды металлов.

28. Что такое металлургический штейн?

Дата добавления: 2015-07-12