第六章章幻灯片(还原熔炼反应热力学).(Powerpoint文件06).ppt

第六章第六章 氧化物还原熔炼反应的热力学氧化物还原熔炼反应的热力学 氧化物还原的热力学条件氧化物的间接还原反应 氧化物的直接还原反应 金属热还原反应铁的渗碳及含碳量 熔渣中氧化物的还原反应 高炉冶炼的脱硫反应 铁浴熔融还原反应 412356781氧化物还原的热力学条件氧化物还原的热力学条件 1.1 1.1 氧化物被还原的温度条件氧化物被还原的温度条件 121.2 1.2 氧化物的还原分为三类氧化物的还原分为三类 ●在CO2（或H2O）的氧势线以上的氧化物均能为CO（或H2）所还原是易还原的氧化物，如：CuO、ZnO、PbO、CoO、Fe2O3、MnO2、V2O5 ●在CO的氧势线以上的氧化物均能为固体C还原，但不一定能为CO（或H2）所还原，是中等还原性的氧化物，如：Cr、V、Ni、Si的氧化物 ●仅能在高温下为固体碳还原的氧化物，是难还原的氧化物，如CaO、MgO、Al2O33氧化物的间接还原反应热力学氧化物的间接还原反应热力学 242.1 CO2.1 CO还原铁的各级氧化物的特点还原铁的各级氧化物的特点 2.1.1 2.1.1 逐级还原逐级还原 对于反应（１）、（２）、（３）、（４）： 52.1.2 2.1.2 各反应平衡曲线的特点各反应平衡曲线的特点 例题 ●Fe2O3很容易被CO还原，平衡曲线基本上与横坐标重和。

●反应（１）（３）（４）曲线向上，放热反应反应（２）曲线向下，吸热反应 ●反应（２）（３）（４）交于O点，O点自由度为062.2 H2.2 H2 2还原铁的各级氧化物的特点还原铁的各级氧化物的特点 2.2.1 2.2.1 逐级还原逐级还原 对于反应（１）’、（２）’、（３）’、（４）’ ： 72.2.2 2.2.2 各反应平衡曲线的特点各反应平衡曲线的特点 ●Fe2O3很容易被H2还原，平衡曲线基本上与横坐标重和 ●反应（２）’（３）’（４）’曲线向下，吸热反应反应（１）’曲线向上，放热反应 ●反应（２）’（３）’ （４）’相交于O’点，O’点自由度为0 82.3 2.3 用用HH2 2、、COCO还原铁氧化物的比较还原铁氧化物的比较 93 3 氧化物的直接还原反应氧化物的直接还原反应 3.1 3.1 固体碳还原氧化物的热力学固体碳还原氧化物的热力学 ●反应方程式●直接还原的两种组合方法 ●直接还原反应与间接还原反应的关系 当固体碳存在并过剩时，体系中C+CO2=2CO反应的平衡成分 控制气相组成即C+CO2=2CO是气相平衡成分的控制者间 接还原反应加上碳的气化反应就是直接还原反应。

103.2 3.2 固体碳直接还原铁的各级氧化物固体碳直接还原铁的各级氧化物 3.2.1 3.2.1 逐级还原反应方程式逐级还原反应方程式 对于反应（1）、（2）、（3）、（4）： 113.2.2 3.2.2 当固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响当固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响 123.2.3 3.2.3 复杂氧化铁的还原复杂氧化铁的还原 用两个反应组合： ———————————————133.2.4 3.2.4 其他氧化物的直接还原其他氧化物的直接还原 ●直接还原出金属 ●生成碳化物 144 4 金属热还原金属热还原 4.1 4.1 定义定义 ●利用和氧亲和力强的金属去还原和氧亲和力弱的金属的氧化物，制取不含碳的纯金属或合金 ●常用的金属热还原法有：硅热法、铝热法 4.2 4.2 特点特点 4.3 4.3 应用应用 ●强放热反应，一般情况下，不外加热源 ●得到的产物不含碳或含碳量很低 155 5 熔渣中氧化物的还原熔渣中氧化物的还原 5.1 5.1 熔渣中氧化物还原的类型熔渣中氧化物还原的类型 5.2 5.2 元素在铁液与熔渣中的分配比元素在铁液与熔渣中的分配比 ●有[C]、CO恒定组分参加的还原反应。

●没有[C]、CO恒定组分参加的两相间的共轭反应 165.3 5.3 MnMn的分配比的分配比 17影响分配比的因素： 5.4 5.4 其它元素的分配比其它元素的分配比 186 6 铁的渗碳反应与生铁的含碳量铁的渗碳反应与生铁的含碳量 6.1 6.1 碳势碳势 6.1.1 6.1.1 定义定义 体系中碳的相对化学位 6.1.2 6.1.2 碳势图碳势图 196.1.3 6.1.3 能分解出碳的混合气体的也具有碳势能分解出碳的混合气体的也具有碳势 ● CO的碳势 ● CH4的碳势 ●气体与金属接触时，其碳势高于金属的碳势，则发生渗碳 206.2 CO6.2 CO对铁渗碳对铁渗碳 6.2.1 6.2.1 渗碳反应渗碳反应 217 7 高炉炼铁的脱硫反应高炉炼铁的脱硫反应 7.1 7.1 气固相的脱硫反应气固相的脱硫反应 227.2 7.2 炉渣的脱硫反应炉渣的脱硫反应 7.2.1 7.2.1 分子理论分子理论 7.2.2 7.2.2 离子理论离子理论 23●温度： ●熔渣组成： ●金属熔体中元素的影响： 247.3 7.3 铁水的炉外脱硫铁水的炉外脱硫 ●苏打●电石●石灰●石灰石●镁粉●稀土合金 ●钙镁合金 ●硅钙合金 7.3.1 7.3.1 脱硫剂脱硫剂 257.3.2 7.3.2 加入方法加入方法 直接加入出铁沟内（或出铁槽内）， 冲入铁罐中。

2627铁铁—氧状态图态图 2829如图为CO还原Fe的各级氧化物平衡曲线图 (1) 写出各曲线的平衡反应; (2) 在图上各区域填上稳定存在的相; (3)在图中a点体系中放入Fe，保持a点体系的温度及气相组成不 变，分析体系中将有哪些反应发生？最终存在的是何物？ 30曲线(1)：3 Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 曲线(2)：Fe3O4+CO=3FeO+CO2 曲线(3)：FeO+CO=CO2+Fe 曲线(4)：1/4Fe3O4+CO=3/4Fe+CO2 见图 过a点作等温线，交曲线(3)于点a’，交 曲线(2)于点a’’，利用等温方程分析 对于曲线(3)：FeO+CO=Fe+CO2 发生反应(3)的逆反应：Fe+CO2= FeO+CO，Fe被氧化为FeO 31对于曲线(2)：Fe3O4+CO=3FeO+CO2 反应(2)的逆反应不可能发生，FeO不会被进一步氧化为Fe3O4 体系最终稳定存在的固相物质是FeO 注意：等温方程的应用！ 32碳化物的△GO－T图 3334。