Взаимодействие газа-восстановителя (СО) с оксидным расплавом протекает в ряде технологических процессов. Однако в литературе отсутствует метод расчета скорости восстановления металлов монооксидом углерода из жидких шлаков. В настоящей работе выведено кинетическое уравнение для расчета скорости восстановительного процесса в кинетическом режиме, учитывающее влияние концентраций реагирующих компонентов в контактирующих фазах. КАЧЕСТВЕННАЯ КАРТИНА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОКСИДНОГО РАСПЛАВА С ГАЗОВОЙ ФАЗОЙ Взаимодействие оксидного расплава, содержащего катионы металлов переходной группы (медь,
The study is devoted to the processes accompanying introduction of bismuth to molten steel. Two variants of such introduction were used, viz. bismuth granules and bismuth contained in a steel tube. The time of tube melting, the behaviour of granules and droplets of bismuth and of the gas bubbles formed at their surfaces in the steel melt are discussed. Experiments were carried out with the 0.4 C -1 %Cr steel melt at 1550-1580 ºС by means of the X-ray -TV observation. Based on image analysis the volumes of droplets and bubbles were estimated as a function of time. Arguments are provided to support the supposition that the bubbles of bismuth vapour in steel melt are enveloped by liquid metal. Estimates of the horizontal constituent of velocity of bismuth droplets in inhomogeneously heated steel presumably permitted to observe the thermocapillary effect previously found in some other systems. Simultaneous evaluation of the volume of bismuth droplets and forming bubbles and of the contact area of the phases permitted to estimate the specific rate of evaporation of bismuth to the bubble of its own vapour at 1580 °C. It was found to be several orders of magnitude lower than that of evaporation of bismuth into vacuum.
The kinetic equation for the calculation of the reduction rate, which takes into account the phys icochemical properties of contacting phases, is derived under the assumption of the electrochemical nature of interaction between the reducing gas (CO) and the oxide melt. Satisfactory agreement of calculated and experimental data is shown by the example of the interaction of the oxide melt of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 sys tem containing up to 6.0 wt % Me n O m (NiO, CoO, Cu 2 O) blown by the gas phase with partial pressure P CO = (0.4-5.0) × 10 2 MPa at T = 1623 K.
Abstract. Most of the reactions of reducing gas (CO) interaction with an oxide melt fl ow in a mixed regime, which is realized at the comparable diffusion rates (υ) of the components to the point of the reaction and an adsorptive-and-chemical act. For the theoretical calculations of the rate it is necessary to fi nd the value υ in a kinetic regime. In assumption of electrochemical nature of interaction of reducing gas (CO) with an oxide melt, which contains metallic ions Me n O m , a kinetic equation has been deduced for the calculation of the rate of a reduction process in the kinetic regime. The equation takes into account physical and chemical properties of interfacial phases. A good correspondence of the calculations and experimental data have been shown at the example of interaction of oxide melt system of CaO -SiO 2 -Al 2 O 3 containing up to 5.7 % (wt.) of Fe 2 O 3 with a gas phase of carbon monoxide at partial pressure (5.0)10 2 MPa and 1623 K.Keywords: oxide melt, electrochemical reduction, carbon monoxide.
E-MAIL: lyamknsa@gmail.comБольшинство реакций взаимодействия газа-вос-становителя (СО) с оксидным расплавом протекает в смешанном режиме, который реализуется при сопоста-вимых скоростях (v) диффузии компонентов к месту реакции и адсорбционно-химического акта. Для теоре-тического расчета скорости процесса в первую очередь необходимо найти ее значение в кинетическом режиме.Качественная картина взаимодействия оксид-ного расплава с газовой фазой. Взаимодействие ок-сидного расплава, содержащего Fe 2 O 3 , с монооксидом углерода происходит, вероятно, по электрохимическому механизму. На это указывают следующие положения. Во-первых, согласно современной точке зрения [1, 2], в поверхностном слое оксидных расплавов распола-гаются преимущественно ионы кислорода, а катионы металлов сдвинуты в глубь жидкой фазы, т.е. образу-ется своеоб разный электрический микроконденсатор. В этом случае скачок потенциала локализуется не по обе стороны физической границы раздела фаз, как это наблюдается при обменном механизме образования двойного электрического слоя на границе металл -ок-сидный расплав, а внутри оксидной фазы. Отрицатель-ная обкладка возникающего здесь двойного электриче-ского слоя расположена ближе к поверхности раздела с газовой фазой, а положительная -смещена от нее в глубь расплава. Во-вторых, со стороны газовой фазы происходит адсорбция молекул монооксида углерода. Двойной электрический слой способствует переходу электронов от молекул СО к катионам металла. Обра-зовавшиеся ионы СО 2+ располагаются вблизи анионов кислорода и образуют с ними прочные химические связи. Возникающие энергетические соотношения в системе таковы (ΔG < 0), что комплекс (СО 2+ О 2− ) прев-ращается в адсорбированную молекулу с замкнутыми химическими связями, удерживаемую на поверхности * Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (Госконтракт № 02.740.11.0821).
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.