Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Металлургия -> Баптизманский В.И. -> "Конвертерные процессы производства стали" -> 28

Конвертерные процессы производства стали - Баптизманский В.И.

Баптизманский В.И., Охотский В.Б. Конвертерные процессы производства стали — К.:«Вища школа», 1983. — 343 c.
Скачать (прямая ссылка): konverternoe-proizvodstvo-stali.djvu
Предыдущая << 1 .. 22 23 24 25 26 27 < 28 > 29 30 31 32 33 34 .. 158 >> Следующая

59
2. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОДУВКЕ МЕТАЛЛА
2.1. ТЕРМОДИНАМИКА РЕАКЦИИ
Химические реакции, которые протекают при продувке металла в конвертере, согласно законам термодинамики стремятся к равновесию. Последнее в общем случае может достигаться между металлом и шлаком, металлом и газовой фазой, газовой фазой и шлаком. Однако вдуваемый в ванну окислительный газ даже при очень низких содержаниях в нем кислорода не может находиться в равновесии с железом: оно будет окисляться. Поэтому равновесие газа дутья с металлом при производстве стали не достигается. В то же время состав газообразных продуктов взаимодействия кислорода ванны (металла, шлака, а в отдельных случаях и дутья) с углеродом может приближаться к равновесию с металлом. Реакции перераспределения элементов между металлом и шлаком тем ближе к равновесию, чем меньше начальное отклонение от равновесного состояния и быстрее осуществляется массообмен. Степень отклонения той или иной реакции от равновесного состояния может быть представлена согласно выражению (1.87) следующим образом:
АСг = Сг-Сгравн =^/Зг5. (2.1)
Известно, что термодинамически более вероятна та реакция, для которой величина изменения изобарно-изотермического потенциала, рассчитанная по фактическим активностям реагирующих компонентов АС, имеет наибольшее отрицательное значение.
Состояние равновесия реакций характеризуется константой равновесия. Если вещества А и В реагируют с образованием продуктов С и О по уравнению
аА + ЬВ сС + сЮ, (2.2)
(а, Ь, с и й — стехиометрические коэффициенты), то по закону действующих масс скорость прямой реакции, протекающей слева направо,
^^к.СлСв, (2.3)
а обратной
?=?2СсСо, (2.4)
где ?1, к2 — коэффициенты скорости прямой и обратной реакций; Сг — концентрация компонента в реагирующей фазе.
При достижении равновесия скорости прямой и обратной реакций становятся равными
г>=?, (2.5)
откуда
К = к1/Ъ = СесС'10/С1Сьв, (2.6)
где К — константа равновесия реакции. Константа равновесия связана с изменением стандартного изобарно-изотермического потенциала при реакции зависимостью
АО° = -Р>Т\пК = -Ш55Т^К. (2.7)
Из уравнения (2.7) можно получить
1ёК = Ш/\9,\55Т, (2.8)
а так как величина АС зависит от температуры
АО0 = АН0 -АБаТ (2.9)
(АН0 и А5° — изменение энтальпии и энтропии системы в результате химической реакции), то константа равновесия определяется по формуле
\ёК = (-АЯ°/19,1557) + (Д5°/19,155). (2.10)
Для реальных систем
К = ассаЬ1ааАав; (2.11)
а,=/,С,; (2.12)
где ?1 — коэффициент активности 1-го компонента. Для многокомпонентной системы А—В—С
/а=/%/%/а. (2.13)
Здесь, например,
\%й = е!Св; (2.14)
— параметр взаимодействия компонентов А и В.
Выражения типа (2.14) широко используются в расчетах применительно к растворам элементов в металле, так как они хорошо описывают взаимодействие компонентов в подобных системах. Для шлаковых расплавов предпочитают пользоваться графическими методами расчета, нанося в тройных диаграммах составов шлака линии равной активности компонента в шлаке или его интегрального коэффициента активности, учитывающие взаимодействие данного и всех остальных компонентов шлака.
Для металлических и шлаковых расплавов сталеплавильных и в том числе конвертерных процессов в литературе приводятся значения параметров взаимодействия и тройные диаграммы, что позволяет рассчитывать соответствующие величины активностей компонентов. Если раствор насыщен данным компонентом, его активность обычно принимается равной единице. Выражения константы равновесия составляют в зависимости от обстоятельств с использованием активностей компонентов, их концентраций или тех и других; концентрации можно выразить в массовых процентах или в мольных долях.
61
60
2.2. КИНЕТИКА РЕАКЦИЙ И ПРОЦЕССОВ ОКИСЛЕНИЯ
В сталеплавильных (в частности конвертерных) процессах химические реакции, как правило, гетерогенны, т. е. протекают на границе раздела фаз. В реакции обычно участвует две или три фазы. В процессе взаимодействия реагирующих компонентов выделяют стадии их массопереноса в реагирующих фазах, а также собственно акт химической реакции. Химическая реакция, например, записанная в общем виде (2.2), осуществляется в одной из реагирующих фаз (рис. 2. I, а, б) или же на границе раздела фаз I я II (рис. 2.1, в, г, д). В том и другом случае продукты реакции отводятся в одну или обе фазы.
Скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ согласно закону действующих масс, выраженному уравнениями (2.3) и (2.4), и от констант скоростей
К^А^хр^-Е^Т); (2.15)
К2 =Л2ехр(-?2//?7,)) (2.16)
где Аи А2 — некоторые постоянные для данных химических реакций; Е\, Е2 — энергии активации химических реакций, протекающих вправо и влево.
В химической реакции (рис. 2.1) можно выделить этапы перехода в активированное
Л^АакТ, (2.17)
В^В^ (2.18)
и адсорбированное
Л^Ладс (2.19)
состояния. Порядок химической реакции для выражений
¦о = /гСд (2.20)
ю = кСАСьв (2.21)
равен соответственно а и а-\-Ь.
В отличие от термодинамических характеристик параметры химической кинетики сталеплавильных реакций изучены хуже. Это обусловлено значительными экспериментальными трудностями при попытках отделить собственно акт химической реакции от этапов процесса, связанных с массопереносом реагирующих компонентов. Уравнения расчета констант скорости для отдельных сталеплавильных реакций получены в работах О. А. Есина с сотрудниками.
Предыдущая << 1 .. 22 23 24 25 26 27 < 28 > 29 30 31 32 33 34 .. 158 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама