Pirometallurgiya fanidan ma'ruza mashg’ulotlari

T,K	800	900	1000	1100	1200
1300
IgK=Ig R^2so/Rso2	-2,05	-0,78	+0,22	+1,04	+1,73	+2,30

Haroratning oshishi Buduar reaksiya muvozanatini SO paydo bo’lish tomoniga siljaytiradi. Bunday xulosa Le-Shatele qoidasidan kelib shiqadi, shunki bu reaksiya endotermikdir. Past haroratlar aksincha SO ni uglerod va SO₂ ga parchalanishiga olib keladi.

Oksidlarni qattiq uglerod bilan tiklanish jarayonini ikki bosqichli deb ko’rilsa bo’ladi:

MeO + SO = Me + SO₂

SO₂ + S = 2SO
MeO + S = Me + SO
Tiklanish reaksiyasini shunday ko’rib shiqilishida biz ikkita reaksiyaning birlashgan muvozanati bilan ish olib boramiz: oksidni gazli tiklanishi va Buduar reaksiyalari bilan. Tiklanish jarayonining amalga oshirilishi shu holda mumkinki, kanon gazli fazaning SO ni parsial bosimi (Pso) berilgan oksidning muvozanatli SO parsial bosimidan (Pso) ko’proq, bo’ladi. Shu vaqtda qattiq uglerodning gazlashtirish reaksiyasi uchun gazli fazaning Pso si Buduar reaksiyasining muvozanati Pso ga qaraganda kam bo’lishi kerak.
Ko’rinib turibdiki, shu ikkita reaksiyalarning birgalikda o’tib borishi, har bir oksidga mos haroratda ro’yobga oshishi mumkin. Ko’rilayotgan sistema ushta moddadan (Me, S, O) va turtda fazalardan (Me, MeO, S, gaz) iborat. Bunday sistemaning erkinlik darajasining soni birga teng. Muvozanat holatda harorat SO ning miqdorini va bu sistemadagi umumiy bosimni aniqlaydi.
Qattiq uglerod ishtirokida oksidlarni tiklanish reaksiyasining boshlanish haroratini reaksiya muvozanatining o’zgarmas doimiyliga tenglamalari bilan aniqlasa bo’ladi:

K₁ = Pso₂ /Pso = f(T)

K₂ = P²co /Pco₂ = f(T)
Pco + Pco₂ = P
Bu tenglamalarning birgalikda yechilishi berilgan haroratlar uchun hamma uchta noma’lum o’lchamlarni aniqlashga (Pco, Pco₂ va P) imkon yaratadi.
Birlashgan muvozanatlar uchun termodinamik bog’liqliklarni aniqlanishining grafikli usulini ko’rib shiqamiz



CO+CO₂ aralashmasidagi CO ning miqdori, %

(SiO₂)_shl.
SiO₂
[Si]_qot.

14.2-rasm. Haroratga bog’liq, bo’lgan oksidni CO bilan tiklanish va

Buduar reaksiyalari uchun muvozanat grafiklari:

1-1,05-10⁵ Pa;2-0,05-10⁵ Pa;3-0,02-10⁵ Pa

Qattiq uglerod bilan oksidlarning tiklanish reaksiyasini muvozanati shu xolda kelishi mumkin, qachonki ikkita birinchi bosqichlari ham muvozanatlashgan bo’lsa. Me-S-SO-SO₂ sistemaning umumiy birlashgan muvozanati tiklanish va gazlashtirish reaksiyalarning muvozanatli grafiklarini kesishgan nuqtasi bilan aniqlanadi. Shuning bilan sistemaning muvozanatli holatiga faqat bitta harorat javob beradi. Masalan, FeO ni tiklanish muvozanati uchun bu t₀ harorat bo’ladi, gazli fazaning muvozanatli tarkibi esa "O" nuqta bilan aniqlanadi. Balandroq haroratda, masalan t₁ = 800°C, Buduar reaksiyasi uchun muvozanatli gazli aralashmaning tarkibi ("O" nuqta), FeO tiklanish reaksiyasiga nisbatan balandroq bo’ladi. Shuning uchun FeO +CO = Fe + CO₂ tiklanish jarayoni oqib o’tadi. Gazli aralashmaning muvozanatli tarkibi "a" nuqtaga intiladi. Berilgan sistemada ikkita birlashgan reaksiyalar shungacha oqib o’tadiki, qachonki yoki oksid yoki qattiq uglerod oxirigacha sarf bo’lguncha, aniqrog’i, bu reaksiya bitta fazaning tomom bo’lgunicha oqib o’tadi.

Uglerodni ortiqcha miqdorligida oksid to’liq tiklanadi, gazli fazaning yakunlovchi tarkibi esa "O" nuqtasiga intiladi va shunga mos keladi. Uglerodni kamligida esa oksid to’liq tiklanmasdan qoladi, gazli fazaning yakunlovchi tarkibi "a" nuqtaga javob beradi.
FeO ni tiklanishi t₂ = 600°C haroratda amalga oshmaydi, chunki Buduar reaksiyasi bo’yicha CO ni muvozanatli miqdori past ("O" nuqta). Tiklanish reaksiyasi oqib o’tishi uchun gazning tarkibi ("v" nuqta) bo’lishi lozim. Agar sistemada bir necha oksidlar va uglerod mavjud bo’lsa, o’zaro eritmani tashkil qilmagan holatda, birinchi navbatda yengil tiklanadigan oksid reaksiyaga kiradi. Shunda reaksiya oxirigacha bitta fazaning sarf bo’lishigacha oqib o’tadi. (Masalan Cu₂O yoki C).
Qattiq uglerod ishtirokida oksidlarning tiklanish reaksiyasi gazli fazaning hajmi o’zgarishi bilan oqib o’tadi. Shuning uchun sistemani sirtqi bosimini o’zgarishi reaksiyaga ta’sir qiladi. Le-Shatale qoidasiga binoan, bosimning pasayishi bilan qattiq uglerodni gazlashtirish reaksiyasini ahamiyatini oshishiga olib keladi. Aksincha, bosimni o’sishi birlashgan reaksiyalarning muvozanatini ancha yuqori haroratlar tomoniga suradi.