Pirometallurgiya fanidan ma'ruza mashg’ulotlari

T.K.	900	1100
1300
1gPZn	-1,6	0,0	1,8

Ruh oksidi faqat yuqori haroratlarda samarali tiklanadi. Sistemada umumiy bosimni kamayishi tiklanish jarayonini takomillashtiradi. Tiklanish jarayoniga tiklovchi gazning yuqori miqdorligi talab qilinadi. Masalan, 700°C da muvozanatli gaz tarkibida 96% CO bo’lishi kerak.

13 - ma’ruza
ERITMALI TIZIMLARDA OKSIDLARNING TIKLANISHI


Reja:
1. Eritmali tizimlarda oksidlarning tiklanishi
2. Metallurgiyada ferritlarni tiklanish termodinamikasi


Kalit so’zlar: pirometallurgik jarayon, faza, sulfid eritmasi, shlak eritmalari, oddiy modda, erkinlik darajasi.

Amaliy pirometallurgiya jarayonlarda alohida quyuqlantirilgan fazada oksidlar bilan ish olib borish kam ushraydi. Boshqa oksid eritmalarida (silikat, alyuminat va boshqalar) erigan oksidlarni tiklanishi ko’proq uchraydi. Paydo bo’ladigan metall ham boshqa metall oksidi yoki sulfid eritmasida hozir bo’ladi. Bu holda tiklanish reaksiyasi quyidagicha yozilishi kerak:

(MeO) + CO₂ = [Me] + CO yoki (MeO) + H₂ = [Me] + H₂O

Bu reaksiyalar uchun muvozanat o’zgarmas doimiyligi quyidagiga teng bo’ladi:

K¹ = Pco₂ ^. a_me/ Pco ^. a_meo;
K¹¹= ^.a_me/ . a_meo
Bu tenglamadan ma’lumki, gazli fazada CO₂/CO muvozanat nisbatligi:
Pco₂/Pco= K¹  a_meo/a_me
Bu nisbatlik, oksidni eritmadagi aktivligi oshib borishi va metallni aktivligi kamayishi bilan oshib boradi. Masalan, oksidni shlak eritmasida tiklanishi jarayonida miqdorlik kamayib borishi bilan gaz tiklovchi moddaning miqdorligi oshib borishi kerak. Bu sharoitlarda oksidni tiklanishi qiyinroq oqib o’tadi. Oksidni to’la tiklash har doim mumkin bo’la olmaydi. CO yoki vodorodni tiklanuvchi oksidni miqdorligi kamayib borishi bilan oshib borishi kerak. Bu holatda kerak bo’lmagan oksidlarni ham tiklanishi mumkin bo’lib qoladi. Shu sababli oksidlarni aralashmasini tiklanayotganda toza metall olish mumkin emas.
Metall va oksidni eritmadagi aktivligi metallurgiyada nihoyatda katta ahamiyatga ega. Shuning uchun metallurglar oldinroq boyitilgan xomashyo bilan ishlashga harakat qilishadi. Oksidni eritmada aktivligini oshirish uchun maxsus qo’shmalar kiritiladi: masalan shlakga kalsiy oksidini.
Oddiy tiklovchi modda bilan harorat oralig’ida tiklanishi termodinamik nuqtai nazaridan mumkin bo’lmasa, metall har xil quyma shaklda olinadi. Masalan, shu jarayon bo’yicha alyuminiy quymalari olinadi.
Murakkab birikmalar turiga kirgan oksidlarni tiklanish jarayonini ko’rib shiqilganda, Gibbs energiyasini aniqlashda quyidagilarni esda tutish kerak. Masalan:

(MeO)₂ SiO₂ + 2CO = 2Me + 2CO₂ + SiO₂ ΔG₁

MeO + CO = Me + CO₂ ΔG₂
2MeO + SiO₂ = (MeO)₂ SiO₂ ΔG₃
ΔG₁ = 2 ΔG co₂ - 2 ΔGco - ΔG₃
ΔG ₂ = 2ΔG co₂ - 2 ΔGco
Shu tenglamalardan ma’lumki:

ΔG₁ = ΔG₂ - ΔG₃

Demak, erkin oksidga nisbatdan, murakkab birikmadagi oksidning tiklanishi qiyinroq oqib o’tadi, unga ko’proq tiklovchi gazning miqdorligi kerak bo’ladi.
Metallurgiyada ferritlarni (MeO-Fe₂O₃) tiklanish termodinamikasi bo’yicha ma’lumotlar katta ahamiyatga ega.
Shu ma’lumotlar 13.1-rasmda keltirilgan

13.1- rasm. Nikel (a) va mis (v) ferritlarini tiklanish jarayonini kislorod parsial bosimiga bog’liqligi.
a) tiklanish darajasi,% b) tiklanish darajasi,%
Tiklanish darajasi 17% bo’lgunicha, reaksiyaning mahsuloti bo’lib 1 valentli misni ferriti bo’ladi. Gazli faza bilan muvozanatda o’zgaruvchi tarkibga ega bo’lgan shpindell bo’ladi, qaysiki temir va CuFeO₂ ga boyitiladi.
Bu bosqishda tiklanish reaksiyasi:
1,5 CuFe₂O₄+H₂=1,5 CuFeO₂ + 0,5 Fe₃O₄+H₂O
Ikkinchi gorizontal chiziq quyidagi reaksiyaga javob beradi:
1,5CuFeO₂ + H₂= 1,5Cu + 0,5Fe₃O₄ + H₂O
Gazli faza bilan muvozanatda uchta kondensatsiyalangan faza bo’ladi. Erkinlik darajasi 1ga teng, kislorodni muvozanat bosimi faqat haroratni funksiyasidir. Oxirgi chiziq bu magnetitni vyustitgacha tiklanish reaksiyasiga tegishlidir.