Особенности реакций прямого восстановления различных оксидов.

Для оценки температур начала восстановления различных оксидов воспользуемся диаграммой на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Зависимость состава равновесной газовой фазы от температуры для реакции С + СО₂ = 2СО и реакций косвенного восстановления различных оксидов при давлении 100 кПа

Из рисунка видно, что для легковосстановимых оксидов температурные зависимости состава равновесной газовой фазы для реакций (7.1) и (7.2) вообще не пересекаются или пересекаются в области низких температур. Следовательно, с точки зрения термодинамики прямое восстановление оксидов этой группы возможно при любых металлургических температурах и малом содержании СО в газовой фазе.

Для оксидов второй группы температуры начала восстановления находятся в области умеренных температур. Например, при давлении в системе равном 100 кПа температура начала восстановления оксида FeO составляет около 700^оС.

Для трудно восстановимых оксидов температурные зависимости состава равновесной газовой фазы для реакций (7.1) и (7.2) пересекаются в области высоких температур при содержании СО в газовой фазе близком к 100%.

Особое внимание необходимо обратить на следующее. Прямое восстановление оксидов становится возможным при Т >Т_р, при которой пересекаются температурные зависимости состава равновесной газовой фазы для реакций (7.1) и (7.2). Реакции косвенного восстановления трудно восстановимых оксидов являются эндотермическими. Они с большей полнотой протекают при высоких температурах. Поэтому при повышении температуры в равновесной для реакции (7.1) газовой фазе уменьшается (%СО) и увеличивается (%СО₂). Реакция взаимодействия углерода с углекислым газом также

является эндотермической. При повышении температуры в равновесной для реакции (7.2) газовой фазе (%СО) увеличивается. Поэтому при высокой достаточно высокой температуре кривые, которые описывают зависимость состава равновесной для реакций (7.1) и (7.2) газовой фазы от температуры, неизбежно пересекутся.

Из сказанного выше следует, что углерод является универсальным восстановителем. С его помощью при достаточно высокой температуре можно восстанавливать самые прочные оксиды. В качестве примера в таблице 7.1 приведены примерные значения температур начала восстановления чистых оксидов с получением чистых элементов при давлении в системе 100кПа.

Таблица 7.1 – Температуры начала восстановления оксидов при давлении 100 кПа.

Реакции (7.3) и (7.4) протекают с увеличением объема взаимодействующих веществ. Поэтому при высоких давлениях температура начала восстанов-ления оксида увеличивается. Например, для реакции

при повышении давления в системе от 100 до 1000 кПа температура начала восстановления увеличивается от 700 до 840^оС.