6.3 Условия восстановления различных оксидов

Реакция (6.6) находится в состоянии термодинамического равновесия, если выполняется условие . Для реакции горения оксида углерода

Из уравнения (6.11) видно, что, изменяя содержание СО и СО₂, можно получить газовую фазу, которая будет восстановительной для любого оксида.

При неизменной температуре увеличение прочности оксида приводит к изменению состава равновесного газа в направлении уменьшения концентрации окислителя (СО₂) и увеличения концентрации восстановителя (СО).

В зависимости от прочности оксиды принято подразделять на следующие группы:

1. К легковосстановимым относят оксиды, которые являются менее прочными, чем низший оксид железа FeO. К их числу относят Cu₂O, NiO, CoO, Fe₂O₃, Mn₂O₃, MnO₂ и др. Реакции восстановления оксидов этой группы являются практически необратимыми, экзотермическими реакциями. Константы равновесия реакции (6.6) для этих оксидов очень велики, а состав равновесной газовой фазы приближается к 100% СО₂ (рисунок 6.2).



Рисунок 6.2 – Зависимость состава равновесной газовой фазы от температуры для реакций восстановления различных оксидов оксидом углерода

2. Ко второй группе относят оксиды близкие по прочности к FeO. К их числу относят Fe₃O₄, Mn₃O₄, WO₂, MoO₂ и др. Реакции восстановления оксидов этой группы являются обратимыми, слабыми экзотермическими или слабыми эндотермическими реакциями. Для этих оксидов константы равновесия реакции (6.6) близки к единице, а равновесной газовой фазе присутствуют соизмеримые количества СО и СО₂.
3. К трудно восстановимым относят оксиды, которые являются значительно более прочными, чем FeO. К их числу относят MnO, SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO и др. Реакции восстановления оксидов этой группы являются эндотермическими. Для этих оксидов константы равновесия реакции (6.6) очень малы, а состав равновесной газовой фазы приближается к 100% СО. Например, для восстановления оксида MnO при 1000К содержание СО₂ в газовой фазе не должно превышать 7*10^-6%.

6.3 Условия восстановления различных оксидов