» » Восстановление окислов в системах с растворами
17.05.2015

При восстановлении свободного окисла с получением свободного металла величина (рО2)д.о в формулах (VI, 2) и (VI, 5) равна константе диссоциации окисла k0MexOy. Если окисел восстанавливается из раствора с получением свободного металла, то величина (pO2)д.о вычисляется по формуле (V, 20), описывающей диссоциацию растворенного окисла. Тогда величина kв выражается формулой
Восстановление окислов в системах с растворами

Величина kв при восстановлении растворенного окисла уменьшается неограниченно с падением концентрации окисла в растворе.
При восстановлении такого окисла твердым углеродом давление продукта восстановления CO вычисляется по формуле
Восстановление окислов в системах с растворами

Величина pCO при восстановлении растворенного окисла уменьшается неограниченно, а температура реакции возрастает с уменьшением концентрации окисла в растворе. Из формул (VI, 9) и (VI, 10) следует, что растворенный окисел восстанавливается окисью углерода с большим расходом восстановителя, а твердым углеродом — при более высокой температуре, чем свободный окисел.
Этим объясняется невозможность полного восстановления растворенных в шлаке окислов, даже если окисел в чистом виде легко восстановим. При восстановительных плавках некоторое количество окисла извлекаемого металла всегда остается в шлаке невосстановленным, так как при низкой концентрации окисла в шлаке его восстановление становится практически невозможным.
Наиболее прочно окисел удерживается в шлаке, если он химически связан с другими компонентами шлака, что сильно понижает его упругость диссоциации и затрудняет восстановление.
При восстановлении свободного окисла с образованием раствора восстановленного металла в металлическом растворителе величина (рО2)д.о дается формулой (V,21), описывающей диссоциацию окисла с получением раствора металла. Тогда величина kв реакции восстановления окисью углерода выражается
Восстановление окислов в системах с растворами

Величина kв неограниченно растет при уменьшении концентрации восстановленного металла. При восстановлении окисла твердым углеродом величину можно найти по формуле
Восстановление окислов в системах с растворами

Величина рСО возрастает, а температура восстановления уменьшается при понижении концентрации восстановленного металла в растворе. Из формул (V, 11) и (VI, 12) следует, что переход восстановленного металла в раствор увеличивает использование восстановителя при газовом восстановлении и понижает температуру процесса при восстановлении углеродом.
Этим объясняется присутствие в металлах, полученных восстановительными плавками, примесей трудновосстановимых металлов, окислы которых не смогли бы восстановиться в отсутствие растворителя для восстановленного металла. Таким путем в доменный чугун попадают кремний, титан и ванадий, восстанавливающиеся в присутствии растворителя — металлического железа.
При электроплавке в присутствии растворителя кремния восстанавливаются алюминий и даже кальций. В присутствии жидкой меди осуществляется восстановление углеродом весьма прочного окисла бериллия.