Теория металлургических процессов
  5.1 Упругость диссоциации карбонатов

Карбонаты кальция, магния, железа и марганца широко применяются в металлургии. Наиболее распространенными из них являются:

Карбонат кальция (CaCO3) широко применяется в качестве сырья для производства извести, а также в качестве флюса в мартеновском и доменном производстве.

Карбонат магния (MgCO3) и доломит (CaMg(CO3)2) в обожженном виде применяется в качестве сырья для производства основных огнеупоров.

Карбонат железа (FeCO3) является основным компонентом сидеритовых железных руд.

Карбонат марганца (MnCO3) служит сырьем для получения металлического марганца и марганцевых ферросплавов.

При высоких температурах эти соединения разлагаются на оксид металла и углекислый газ. Поэтому выяснение условий их распада имеет важное значение для выбора условий обжига и анализа процессов, протекающих в различных агрегатах.

Карбонаты образуются по экзотермическим реакциям типа

где MeO – оксид двухвалентного металла.

Обратный процесс протекает с поглощением тепла и называется термической диссоциацией карбоната.

Рассмотрим случай, когда участвующие в реакции оксид и карбонат не образуют растворов и представляют собой самостоятельные чистые фазы. Тогда общее число взаимодействующих фаз в системе будет равно трем. В системе присутствуют три вещества, связанных одним уравнением реакции (k = 2). Тогда в соответствии с правилом фаз Гиббса число степеней свободы системы будет равным

Это означает, что давление углекислого газа в системе зависит только от температуры.

Реакции термической диссоциации карбонатов являются эндотермическими и протекают с увеличением объема взаимодействующих веществ. Поэтому в соответствии с принципом Ле Шателье протеканию реакции (5.1) в направлении термической диссоциации карбонатов способствуют высокая температура и низкое парциальное давление в газовой фазе.

Константу равновесия реакции термической диссоциации карбонатов в общем случае можно записать в виде

В случае, если оксид и карбонат являются чистыми веществами

Равновесное парциальное давление углекислого газа PCO2(MeCO3) в реакциях образования или термической диссоциации карбонатов принято называть упругостью диссоциации карбонатов. При отсутствии твердых растворов она является функцией только температуры и эквивалентна константе равновесия реакции.

При высоких температурах упругость диссоциации карбонатов поддается непосредственному измерению. При низких температурах она может быть очень малой величиной (например, 10-15 Па и меньше), которую можно определить только путем термодинамических вычислений. При этом она теряет физический смысл давления и становится чисто расчетной величиной.

  5.1 Упругость диссоциации карбонатов
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ