Химия - Диаграмма Эллингема - Примеры использования диаграмм Эллингема

01 марта 2011


Оглавление:
1. Диаграмма Эллингема
2. Особенности
3. Примеры использования диаграмм Эллингема

Главным образом диаграммы Эллингема используются в металлургии, где они позволяют выбрать наиболее эффективный восстановительный агент для выделения металлов из руд и подходящие условия.

Восстановитель для гематита

Во время плавки руд гематита в доменной печи восстановление происходит в верхней части печи, при температуре 600C — 700C. Из диаграммы Эллингема можно сделать вывод, что на этом температурном интервале именно монооксид углерода является восстановителем, поскольку процесс 2CO + O₂ → 2CO₂ характеризуется более отрицательным значением изменения энергии Гиббса, чем процесс 2C + O₂ → 2CO. Значит, при плавке гематит восстанавливается именно CO, хотя углерод также присутствует в печи. Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

Восстановитель для оксида хрома

При высоких температурах кривая на диаграмме, соответствующая реакции 2C + O₂ → 2CO уходит вниз и становится ниже всех кривых, соответствующих металлам. Следовательно, углерод может успешно использоваться в качестве восстановителя для всех оксидов металлов при очень высоких температурах. Однако при достаточно высокой температуре восстановленный хром реагирует с углеродом, образуя карбид хрома, что приводит к недостаточной чистоте и нежелательным свойствам получаемого металлического хрома. Поэтому для высокотемпературного восстановления оксида хрома углерод в качестве восстановителя не подходит.

Алюминотермия

Кривая на диаграмме Эллингема для алюминия всегда лежит ниже кривых таких металлов как Cr, Fe, и т.д. Таким образом, можно определить металлы, которые можно получать алюминотермией их оксидов. Пример иллюстрирован ниже:

Значения свободной энергии Гиббса для образования оксида хрома и оксида алюминия, приведенные к 1 молю кислорода: -540 кДж и -827 кДж соответственно. Реакции их образования:

• 4Cr + 3O₂ → 2Cr₂O₃

• 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Разность уравнений и дает

2Cr₂O₃ + 4Al → 2Al₂O₃ + 4Cr

ΔG = -287 кДж

Так как значение энергии Гиббса отрицательно, алюминий может использоваться в качестве восстановителя для получения хрома.

Просмотров: 4487

<<< Доменный газ