Pirometallurgiya fanidan ma'ruza mashg’ulotlari

Kalit so’zlar: statsionar holatda o’tkazish, metall oksidlanishi, xemosorbsiya jarayoni.

Qalinligi _kr (10^-8-10^-7m) dan katta bo’lgan qalin pardalar paydo bo’lishi metallar oksidlanishning qonuniyliklariga ta’sir qiladi. Metall oksidlanishida enli qatlam paydo bo’lish nazariyasini Vagner ishlab shiqgan.

Jarayonning umumiy tezligi bu holda diffuziya jarayonlari tezligi bilan aniqlanadi. Metallar oksidlanishi bir qator bosqishlarda, minimum quyidagicha kechadi:
1) Fazalar bo’lim chegarasidagi kimyoviy reaksiyalar (nometall molekulalarni ajralishi, oksid – gaz bo’lim chegarasida paydo bo’lgan atomlar xemosorbsiyasi, xemosorbirlangan ionlarni oksid otashdoniga kiritilishi, metallning metall fazasidan oksid kristallik otasdoniga o’tishi, uni ionlash va boshqalar).
2) Kristallik kurtaklarining paydo bo’lish jarayonlari:
3) Kationlar, anionlar diffuziyasi yoki metall oksidi qatlamidan boshqacha yo’nalishda o’tadigan birgalik diffuziyasi:
Oksidning yarim o’tkazgichligini hisobga olgan holda, oraliq chegaralarida quyidagi jarayonlar amalga oshishi mumkin (6.1-rasm). Metall-oksid (AV) shegarasida quyidagi reaksiyalar bo’lib o’tadi:
Me  Me²⁺ + 2e
Me + VMe²⁺ + 2e⁺  nol
Me  Vo₂- + 2e + MeO
Oksid-kislorod (CD) shegarasida quyidagi reaksiyalar kechadi:
1/2 O₂ = VMe²⁺ + 2e⁺
1/2 O₂ + Me + 2e)  MeO
1/2 O₂ + Vo + 2e)  nol
Bu yerda: VMe²⁺ - ikki valentli metall kationining vakansiyasi; e⁺- elektr zaryadli teshik; Vo - kislorod anionining vakansiyasi; e- elektron.

6.1-rasm. Metalning kislorod bilan oksidlanish jarayoni.

Oksid – kislorod shegarasida kislorodning xemosorbsiya jarayonida oksidning kristallik otandoshdagi elektronlar ishlatiladi. Oksid – kislorod fazaoraliq chegarasida elektronlar sarflanadi.

Vagner gipotezasiga binoan, qalin (10^-8m) kompakt oksid qatlami paydo bo’lish bosqichida neytral atomlar emas, ion va elektronlar diffuziyalanadi. Oksid qatlami hajmidagi oksidlanishda zaryadlar to’planmaydi, sistema umuman elektr neytraldir. Agar hajmda elektr toki nolga teng bo’lsa, oksid qatlamida tok yuritgichlarning ekvivalent miqdori bir – biriga qarama – qarshi yo’nalishda diffuziyalanishi kerak. Masalan, kation va anion (elektronlar) bir yo’nalishda-anion va teshiklar ikkinchi yo’nalishda. Bu shuni bildiradiki ion, elektron, teshik va nuqsonlar miqdori oksid qatlamining sirtqi va ichki tomonida doimiydir, diffuziyalangan modda miqdorining o’zgarishi vaqt bo’yicha o’zgarmaydi.
Qalin kompaktli oksidlangan pardalar mavjudligida metall oksidlanishi parabolik qonunga bo’ysunadi:
(Δm/q)² = Kt
bu yerda: Δm / g - nusxa og’irligining maydon birligiga ko’payishi:
K - o’zgarmas doimiylik.
Masalan, 1000°C misni kislorod bilan oksidlanish doimiyligining qiymati
K= 2,2 x 10^-9 1/sm.s ga teng.