Creeaza.com - informatii profesionale despre


Simplitatea lucrurilor complicate - Referate profesionale unice



Acasa » referate » chimie
Reducerea in sisteme complexe

Reducerea in sisteme complexe



Reducerea in sisteme complexe

 

In practica siderurgica sunt foarte dese cazurile in care oxizii supusi reducerii nu sunt in stare pura ci sub forma de compusi chimici, solutii acide sau lichide.

Reducerea din compusi chimici

In procesele siderurgice principalii compusi chimici intalniti sunt: (FeO)2SiO2, (MnO)2 SiO2, FeO∙ Cr2O3, MgO∙ Fe2O3, (FeO)3∙ P2O5 etc..

Pentru simplificare se considera ca reducerea are loc in doua etape:

I) (MeO)2SiO2↔ 2MeO + SiO2                           disociere ΔG1


II) 2MeO + 2R ↔ 2Me +2RO                              reducere ΔG2

III) (MeO)2SiO2 + 2R ↔ 2Me + SiO2 + 2RO                      ΔG3

Conform legii lui Hess: ΔG3 = ΔG1 + ΔG , dar ΔG3 = ΔH3 – ΔS3T , iar ΔH1 > 0 pentru disociere, deci  ΔH3 > ΔH2, iar ΔG3 > ΔG2 ceea ce inseamna ca reducerea din compusi chimici are loc in conditii mai dificile decat din oxizi impuri.

Reducerea oxizilor aflati in solutii nesaturate

In acest caz scade (respectiv potentialul de oxigen al oxidului MeO), pentru care aMeO< 1. Acest lucru se verifica asupra diagramelor de reducere.

MeO + CO = Me + CO2           

In cazul in care aMe = 1, iar aMeO < 1, sistemul este bivariant (l = 2) deci:

.

De asemenea in cazul in care MeO este pur, aMeO = 1, iar .

Egaland relatiile se obtine:

       ,

dar pentru ca  aMeO < 1 →  respectiv .

Rezulta ca un oxid MeO aflat in solutie nesaturata se comporta ca un oxid mai greu reductibil decat in stare libera.

Pe diagrama de echilibru acest lucru se reflecta prin deplasarea in sus a curbelor de echilibru ale reactiilor:

MeO + CO = Me + CO2

Acest lucru se reflecta si la reducerea cu carbon, prin cresterea temperaturii de inceput de reactie, Te (T`e>Te).

                              100                                                      0

                          80                aMeO<1                          20

Text Box: % COText Box: % CO2                                           aMeO=1                 aMe=1

                          60                                   aMe<1         40

                          40                                                      60

                                20                                                      80

                            0                                                     100

                                                T Te T

Fig. 3.9. Conditiile de reducere  a oxizilor din solutii nesaturate (aMeO < 1) si cand metalul redus trece in solutie metalica nesaturata (aMe <1).

 


Reducerea cand metalul redus se dizolva formand solutie nesaturata

Aceasta situatie se intalneste frecvent in siderurgie, la prelucrarea fontei si feroaliajelor, cand diferite elemente reduse (Mn, Si, Cr, V, Ti, P etc) se dizolva in fier formand fonta sau feroaliajele.

MeO + CO = [Me] + CO2

, in acest caz aMeO = 1, aMe< 1,

deci  , dar pentru MeO si Me in stare pura

 aMeO = aMe=1, deci , egalandu-se relatiile rezulta:

  sau ,

dar   aMe< 1, deci  respectiv .

Concluzie: Daca metalul redus trece in solutie nesaturata, reductibilitatea oxidului MeO creste.

Pe diagrama de reducere aceasta se reflecta prin deplasarea in jos a curbelor de echilibru a reactiilor de reducere cu CO.

Temperatura inceperii reactiei de reducere cu carbon se micsoreaza   (T`e< Te) si aceasta cu atat mai mult cu cat solutia formata se dilueaza in raport cu metalul redus.

Reducerea in cazul in care metalul redus formeaza un compus chimic

Sub aspect termodinamic acest caz prezinta o complexitate sporita, fiind necesar sa se aiba in vedere numeroase aspecte, o importanta deosebita o are efectul termic al reactiei de formare a compusului chimic, astfel se disting situatiile:

§       reactia de formare a compusului este exoterma (ΔH < 0) atunci este favorizata reactia de reducere;

§       reactia de formare a compusului este endoterma (ΔH > 0), pentru formarea compusului chimic, efectul este negativ.

Exemplu:

1) MeO + C = Me + CO                           ΔH1 0

2) Me + C = MeC                                     ΔH2 0

3) MeO + 2C = MeC + CO                      ΔH3 = ΔH1 + ΔH2

Daca ΔH1 → 0 si ΔH2 < 0, atunci ΔH3 < ΔH1 si reactia 3 este mai putin endoterma decat reactia 1. Avand in vedere ca ΔG3  = ΔH3 - ΔS3T, inseamna ca ΔG3 < ΔG1, adica conditiile de desfasurare a reactiei de reducere cu carbon se imbunatatesc (temperatura de inceput de reactie cu carbonul scade).

Dimpotriva daca ΔH2 > 0, atunci ΔH3 > ΔH1, iar ΔG3 > ΔG1, ceea ce inseamna ca reducerea cu carbon devine mai dificila si temperatura de inceput de reactie creste.

Reducerea cu carbon cu formarea de carburi ale metalului redus decurge dupa reactia generala, prezentata mai jos:

MexOy + (y + n)C ® [xMe × nC] + y CO ;        ΔH > 0.

Reactia este intotdeauna endoterma, valoarea lui ΔH depinzand de entalpiile de formare a carburilor si de entalpiile de reducere directa a oxizilor cu obtinerea metalului.

Prezenta carburilor face ca feroaliajul rezultat sa fie carburat, cu exceptia feroaliajelor cu siliciu, motiv pentru care reducerea cu carbon nu poate fi utilizata pentru producerea feroaliajele cu continut scazut de carbon sau a celor fara carbon.

Reactiile de reducere cu carbon avand loc la temperaturi ridicate, rezulta ca procesul se va desfasura cu viteza mai mare si gradul de reducere va fi cu atat mai ridicat cu cat temperatura de lucru va fi mai mare.

Temperatura de lucru nu poate fi insa prea ridicata, deoarece creste consumul de energie, iar la unele elemente cresc pierderile prin vaporizare si durabilitatea captuselii refractare a cuptoarelor se micsoreaza.

De aceea este recomandata temperatura de lucru la care echilibrul intre gradul de reducere, pierderile prin vaporizare, consumul de energie si durabilitatea agregatului conduc la un produs rentabil.

Din figura 3.10 se poate stabili temperatura de inceput de reactie pentru reducerea cu carbon cu formarea compusilor chimici pentru principalii oxizi utilizati in industria feroaliajelor.

                                     ZrO2                                                               DG [J]

  50                                                                      + 209 275

Text Box: ΔG0, Kcal                            ZrO2                                                               

                       20  TiO2                                                             Zr

                       10   SiO2                                                            + 41 865

                         0                                                                      ZrC  0

                              - 10   SiO2                                                             - 41 855

                            Cr2O3                                                             Ti

                                     Nb2O5                                                            

                     - 30 TrO2                                                             Si

                                     Nb2O5                                                           - 125 565

                             V2O5                                                           

                              - 50                                                                       - 167 420

                                      V2O5                                                             Nb;   Cr

                            WO3                                                             SiC;  Cr7C3

                               - 60                                                                     NbC; TiC;  V

                           MoO3                                                           

                                     MoO3                                                          

                     - 80                                                                     VC     

                                                                                                          W

                                                                                                          WC

                             - 100                                                                     Mo

                                           1700     1800    1900   2000   2100  Mo2C

                                                      Temperatura, K

Fig. 3.10. Variatia cu temperatura a entalpiei libere a reactiilor de reducere  cu carbon a oxizilor



 


Figura 3.10 si tabelul urmator arata ca reducerea cu formare de carbura se produce la temperaturi mai joase decat reactia cu producerea metalului, deci reducerea cu carbon, conduce, in majoritatea cazurilor, la obtinerea feroaliajelor cu carbon ridicat (4…8 %C), cu utilizare limitata.

In tabelul urmator sunt prezentate principalele caracteristici termodinamice ale reactiilor de reducere cu carbon pentru oxizii minereurilor utilizate in siderurgie.

Caracteristicile reactiilor de reducere cu carbon

Reactia

log Kp

DG0,

 in J/cal

Al2O3 + 2C = Al + 2CO

-

Al2O3+3C=Al4C3+ 2CO

-

B2O3 + 2C = B + 2CO

 + 18,60

B2O3+C=B4C + 2CO

 + 18,60

2CaO + 2C = 2Ca + 2CO

-

CaO + 3C = CaC2 + CO

 + 11,0

 -

CoC + C = Co + CO

-

2Cr2O3 + 2C = 4CrO + 2CO

+ 24,08

Cr2O3 + 2C = Cr + 2CO

 + 18,81

Cr2O3+C=Cr7C3 + 2CO

 + 19,01

2CrO + 2C = 2Cr + 2CO

 + 16,18

2CrO+C=Cr7C3 + 2CO

 + 16,38

2FeO + 2C = 2Fe + 2CO

 + 8,38

2FeO +C = Fe3C + 2CO

 + 16,32

Fe3O4 + 2C = Fe + 2CO

 + 9,125

2Mn3O4+2C = 6MnO + 2CO

 + 12,45

2MnO + 2C = 2Mn + 2CO

 + 17,73

2MnO+C=Mn3C + 2CO

 + 17,78

MoO2 + 2C = Mo + 2CO

 + 18,55

MoO2 + C = Mo2C + 2CO

 + 19,10

MoO3+ 2C = Mo + 2CO

 + 16,15

MoO3+C=Mo2C+

2CO

+ 16,51



Nb2O5 + 2C = Nb + 2CO

 + 14,91

Nb2O5+C=NbC+ CO

 + 14,78

2NiO + 2C = 2Ni +2CO

-

P2O5 + 2C = P + 2CO

 + 19,93

Fe3P2O8+2C=Fe2P+2CO

 + 18,92

2SiO2 + 2C = 2SiO + 2CO

 + 8,74

SiO2 + 2C = Si + 2CO

 + 28,93

SiO2 + 3C = SiC + 2CO

 + 19,15

2SiO + 2C = 2Si + 2CO

 + 29,38

2SiO + 4C = 2SiC + 2CO

 + 28,93

TiO2 + 2C = Ti + 2CO

 + 18,18

TiO2 + 3C = TiC + 2CO

 + 17,57

2TiO + 2C = 2Ti + 2CO

 + 19,61

2TiO + 4C = 2TiC + 2CO

 + 18,40

V2O3 + 2C = V + 2CO

 + 18,28

V2O3+C=VC + 2CO

 + 18,62

V2O5 + 2C = V + 2CO

 + 15,65

V2O5+C=VC + 2CO

 + 15,37

WO2 + 2C = W + 2CO

 + 16,12

WO2 + C = W2C + 2CO

 + 17,13

 WO2 + 2C = W + 2CO

 + 17,72

WO3+C=W2C + 2CO

 + 18,64

ZrO2 + 2C = Zr + 2CO

 + 17,78

ZrO2 + 3C = Zr + 3CO

 + 19,49








Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: mijlocie - Consolidarea mersului in echilibru pe o linie trasata pe sol (30 cm)
 Redresor electronic automat pentru incarcarea bateriilor auto - proiect atestat
 Proiectarea instalatiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scanteie cu carburator

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 Proiect diploma Finante Banci - REALIZAREA INSPECTIEI FISCALE LA O SOCIETATE COMERCIALA
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 CONTABILITATEA FINANCIARA TESTE GRILA LICENTA
 LUCRARE DE LICENTA - FACULTATEA DE EDUCATIE FIZICA SI SPORT
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii”
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat informatica- Tehnician operator tehnica de calcul - Unitati de Stocare
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 Proiect atestat tehnician in turism - carnaval la venezia




Reducerea in sisteme complexe


Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu