Pirometallurgiya fanidan ma'ruza mashg’ulotlari

Sxema 1. Uglerod bilan oksidni tiklanishi ikki bosqichdan iboratdir:
Me_x O_u + CO = Me_x O_u-1 + CO₂
CO₂ + C = 2CO

Bunday sxemani oqib o’tishiga reaksiyaga kiruvchi moddalarning tezligi ularning kontaktligiga bog’liq emasligidir. Dastlabki xomashyoni umuman ajratib qo’yishsa ham, jarayonning tezligi bari-bir yuqoridir. Jarayonning boshqaruvchi pog’onasi bo’lib oksidni tiklanishi emas, uglerodni gazlashtirishdir. Bunday sxema qattiq va murakkab oksidlarni yuqori haroratda tiklanishida uchrab turadi (Fe₃ O₄, FeO, Cu₂ O , NiO va boshqalar).

Sxema 2. Gematitni (Fe₂O₃) qattiq uglerod bilan tiklanishi shunday past haroratlarda boshlanadiki, qaysilarda uglerodning gazlashtirish reaksiyasi umuman oqib o’tmaydi. Buni quyidagi reaksiyani musbat issiqlik effekti bilan tuchuntirish mumkin:
3Fe₂O₃ + CO = 2 Fe₃O₄ + CO₂
Reaksiya jarayonida ajralib chiqayotgan issiqlik uglerodni gazlashtirish uchun sarflanadi. Fe₂O₃ - gaz fazalararo chegarasida qo’shimcha energiya xosil bo’ladi va CO₂ molekulalarini aktiv holatga o’tkazadi. Oksid bilan CO₂ ni kontakt chegarasida grafitga qisman energiyani oqib o’tishiga olib kelishi mumkin. Bunday sharoit tiklanish reaksiyasini oqib o’tishiga imkon yaratadi. Bu sxema ekzotermik reaksiyalar uchun xarakterlidir.
Sxema 3. Mustahkam bo’lmagan oksidlarning tiklanish mexanizmi. Metallurgiyada uchrab turadigan oksidlar: PbO₂, MnO₂, Co₃O₄, CuO murakkab birikmalar guruhiga kirmaydi. Bu oksidlar past haroratlarda tiklanadi (320-370°C). Bunday haroratlarda uglerodni gazlashtirish reaksiyasi umuman oqib o’tmaydi. Bunday oksidlarning tiklanish mexanizmi quyidagisha keltirilishi mumkin:
2 MnO₂ = Mn₂O₃ + 1/2 O₂
mO₂+ nC = pCO₂ + q CO
2 MnO₂ + CO = Mn₂O₃ + CO₂
Tiklanish jarayoni o’ziga noiloj oksidni ajralish bosqichini kiritadi. Uglerodni borligida ajralib chiqayotgan kislorod bog’lanadi va ajralish jarayoniga yordam beradi. Paydo bo’layotgan CO tiklanish reaksiyasiga oqib o’tishiga madadkor bo’ladi.
Sxema 4. Uchadigan oksidlarni tiklanish mexanizmi ularni gaz holatiga o’tib qattiq uglerod bilan reaksiyaga kirishi bilan ajralib turadi. Bu sxemada tiklovchi modda oksidga emas, aksincha, oksidni tiklovchiga diffuziyasi bilan oqib o’tadi.
Sxemalarning ko’pligi jarayonni murakkabligini ko’rsatib turadi. Har xil sharoitlarda oksidni uglerod bilan tiklanishi bitta yoki bir paytda o’tadigan bir necha sxemalar bilan oqib o’tishi mumkin. Har bir sxemaning ustivorligini aniqlash uchun reaksiyaning fizika-kimyoviy xususiyatlarini o’rganib, ularni tahlil qilish lozim.