Pirometallurgiya fanidan ma'ruza mashg’ulotlari

12 - ma’ruza
TABIIY GAZ BILAN OKSIDLARNING TIKLANISHI. UCHADIGAN METALL OKSIDLARINING TIKLANISHI


Reja:

1. 
   Tabiiy gaz bilan oksidlarning tiklanishi.
   
2. 
   Uchadigan metal oksidlarning tiklanishi.
   

Kalit so’zlar: sistema, tabiiy gaz, katalizator, parchalanish, uchuvchanlik, karbon oksidi, gazlar yordamnida tiklanish.

Oksidlarning tiklanishida tabiiy gazdan keng foydalanish mumkin. Fe-O-S-N sistemada ko’p sonli reaksiyalar oqib o’tishi mumkin, lekin asosiylar bo’lib:

CH₄ = C + 2H₂
CH₄ + H₂O = CO + 3H₂
FexOu + H₂ = FexOu ^-₁ + H₂O
FexOu + CO = FexOu^-₁ + CO₂

Metan past haroratlarda ham (600-900°C), qattiq katalizator ishtirokida, termik yo’li bilan parchalanadi.

Yuqorida ko’rsatilgan to’rtta reaksiyalar bilan tasvirlangan Fe-O-S-N sistemasi murakkab yoki birlashgan muvozanatlarga kiradi. Shu holat uchun gazli fazada muvozanatli Rn₂, Rn₂O, Rso va Rsn₄ aniqlash uchun to’rtta reaksiyalarning muvozanat doimiylik tenglamalari tuziladi:
K₁ = P /P K₂ = Pco ^. P /P
K₃= / K₄ = Pco₂/Pco
Tenglamalar sistemasini eshib quyidagini xosil qilamiz:
Pco = K₂  K₃/K; Rco₂ = K₂K₃ K₄/K₁;
= K₃  ; P = P /K₁
1050K dan yuqori haroratlarda CH₄ parchalanish darajasi 100% yaqinlashadi. Termodinamik tahlil shuni ko’rsatdiki, tabiiy gaz judayam samaradorli tiklovchi modda bo’lishi mumkin.


Uchadigan metall oksidlarining tiklanishi
Ko’p rangli metallar (Hg, Cd, Zn, Pb va boshqalar) oddiy pirometallurgiya haroratlarida (800-1300^oC) katta uchuvchanlik xususiyatiga ega. Shuning uchun bu guruhdagi metall oksidlari gazli tiklanish muvozanatini ko’rib shiqilganda, o’zgarmas doimiylik tenglamasiga bug’dagi metallning muvozanatli bosimi kiritilishi kerak.
Namuna sifatida CO va H₂ yordamida ZnO ni tiklanish reaksiyasini ko’rib shiqamiz. Ruh oksidi juda baland haroratlarda eriydi (1975°C), metall esa past haroratda eriydi va 907°C qaynab chiqadi. Ruh oksidining ajralishida gazli fazada faqat ruh bug’lari va kislorod ishtirok etadi:
907°C dan baland haroratda ZnO ni gazli tiklanish reaksiyasini shunday yozsa bo’ladi:
ZnO_q + CO(H₂) = Zn_g + CO₂ (H₂O)
Shu reaksiyaning muvozanat o’zgarmas doimiyligi:

Kp = P_zn ^. Pso₂/Pso yoki Kp = P_zn^. /

Agarda o’zgarmas muvozanat doimiyligini haroratga bog’liqligi aniq bo’lsa, u holatda analitik vositalari bilan muvozanat gaz tarkibini aniqlasa bo’ladi. Svetkov ma’lumotlariga ko’ra, vodorodli tiklanishda erkin quvvatning qiymatini formulalar bo’yicha aniqlasa bo’ladi:
ΔG = 60900 - 39,7 T
karbon oksidi bilan tiklanishda:
ΔG = 52300 - 32,05 T
Shu tenglamalardan gazli tiklanish reaksiyalari uchun Kr ni haroratga bog’liqligini aniqlasa bo’ladi. Muvozanatli gaz fazasining tarkibini hisoblash uchun quyidagi nisbatni ishlatish kerak:
P_zn = Pco _yoki P_zn =
Bu bog’liqliklar tiklanish reaksiyalari uchun tenglamalarining stexiometrik nisbatligidan kelib chiqadi, hamda quyidagi bog’lovshilardan foydalanish kerak:
P_Σ = P_zn + Pco + Pco_{2 yoki} P_Zn = P_zn + +
Shu tenglamalarni birgalikda eshib, quyidagini olamiz:
P_zn = -Kp ± Kp + Kp²
Shu tenglamadan foydalanib Yu.V.Svetkov P_Σ = 1,01^.10⁵Pa sharoitiga gazlarning parsial muvozanat tarkibini hisoblab chiqdi. Shu ma’lumotlarga ko’ra, quyidagi qiymatlar aniqlandi,