» » Особенности перехода серы из металла в шлак под действием тока
18.12.2014

Изучению кинетических закономерностей десульфурации чугуна жидким шлаком посвящено значительное число работ. В частности, выявлено влияние перемешивания шлаковой фазы, в которой сосредоточено основное диффузионное сопротивление. Методом измерения потенциала на границе раздела фаз установлено, что отношение активности серы в поверхностном слое металла к ее активности в объеме достигает 10в3 при равновесии между металлом и шлаком и снижается на два порядка при перемешивании.
Скорость десульфурации Vs может быть описана уравнением
Особенности перехода серы из металла в шлак под действием тока

применимым для смешанного режима, так как а соизмерима по величине со скоростью Vs даже при больших n.
Одной из прямых характеристик процесса десульфурации является величина токов обмена is между металлом и шлаком, обусловленных процессом
Особенности перехода серы из металла в шлак под действием тока

В стационарном состоянии скорость процесса в электрических единицах определяется выражением
Особенности перехода серы из металла в шлак под действием тока

в котором η — разность между фактическим и равновесным потенциалами.
Из этого выражения можно вычислить Vs — скорость десульфурации (в г*ат/см2*с):
Особенности перехода серы из металла в шлак под действием тока

Для оценки интенсивности процесса (6.9) в работе определяли токи обмена сернистого и бессернистого электродов. По их разности вычислена величина iS0, которая для шлака CaO—SiO2—Al2O3 оказалась равной квадрату концентрации серы в металле. В этом случае порядок реакции m=1. Пользуясь выражением (6.9) и полученными данными по токам обмена, авторы [194] вычислили константу скорости обессеривания в кинетическом режиме и сопоставили ее с известными в литературе данными (табл. 15).
Особенности перехода серы из металла в шлак под действием тока

В отсутствие перемешивания Kкин приблизительно в 2 раза превышает К при различных температурах и начальных концентрациях серы. Искусственное ускорение транспорта в шлаке увеличивает скорость процесса, и различие между константами уменьшается. Из сопоставления этих двух величин Kкин и К авторы делают вывод о смешанном режиме процесса. Действительно, даже при n = О константа Kкин, рассчитанная для кинетического режима, лишь в 2 раза превышает опытную. С увеличением скорости вращения процесс переходит в активационный контроль.
Влияние кремния и углерода на электрохимическую десульфурацию чугуна рассмотрено в работах. Для выяснения оптимальных условий удаления серы из металла использованы потенциостатический и гальваностатический методы. По найденным токам обмена были вычислены константы скорости десульфурации в присутствии кремния и углерода:
Особенности перехода серы из металла в шлак под действием тока

При детальном рассмотрении этих данных установлено, что в случае низкого содержания кремния в чугуне скорость десульфурации в основном определяется медленной реакцией выгорания углерода и зависит от концентрации последнего. В присутствии кремния наряду с окислением углерода, сопровождающим перевод серы в шлак, начинает играть заметную роль реакция окисления кремния, доля которой в общем процессе возрастает вместе с повышением концентрации кремния в металле. Подобные же закономерности отмечены в работе.