Рис. 1.
Схема диффузии:
1 -поверхностная
диффузия; 2 - диффузия
через решётку; 4 - диффузия на границах
зёрен.
На границах зёрен кристаллов, где решётка менее
упорядочена, диффузия протекает с большей скоростью, чем внутри
кристалла. Поэтому при низких температурах преобладают диффузия на поверхности и на границе раздела зёрен.
Мелкие частицы имеют большую поверхность,
чем крупные, и обладают более значительной диффузионной способностью.
Согласно теории Вагнера, о раздельном
перемещении, ионов и электронов через продукт реакции, устойчивое
течение твердофазной реакции возможно лишь при наличии компактных
слоев продуктов реакции, разделяющих исходные вещества. Если диффузия ионов через плёнку
продуктов реакции затруднена, то реакция затухает.
В смеси СаО и SiO при 100 .С за 1' реагировало до 60% исходных
веществ. В тех же условиях в смеси СаО и Fе2Оз реагировало 70% исходных веществ. То есть скорость
образования ферритов кальция выше, чем скорость образования силикатов кальция.
По Тамману процессы массообмена в твёрдом
теле, главным образом в оксидах, происходят с измеримой
скоростью только после достижения температуры, составляющей 2/3 температуры плавления
соответствующего твердого тела. Поэтому при низких и умеренных температурах
твердофазные реакции протекают крайне медленно.
Суммарная скорость процессов в твёрдой фазе
определяется не только свойствами слоя (плёнки) продуктов
реакции, но и величиной поверхности соприкосновения,
которая,
в свою очередь зависит в большой мере от тонкости измельчения реагирующих
веществ.
Практические выводы из
теории твердофазных реакций для процессов окускования
1. При окусковании неофлюсованой шихты в твёрдой фазе идёт
образование фаялита. Если спекается
(агломерируется) гематитовая шихта, то образование фаялита невозможно до
тех пор, пока не произойдёт восстановление части Fе2Оз до FезО4, то есть этой реакции
способствует восстановительная атмосфера.
2. В офлюсованной шихте
наибольшее развитие получает реакция между СаО и Fe2O3 (то
есть ниже температура начала реакции, выше скорость реакции, наибольшее число
контактов). Реакции способствует окислительная атмосфера, так как Fе3О4 не реагирует
с СаО при обычном давлении.
3. Твердофазные реакции не
определяют конечную структуру агломерата и не всегда определяют конечную
структуру окатышей, так как большая часть продуктов этих реакций при плавлении
диссоциируют на более простые составляющие.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается одно из отличий твердофазных реакций,
касающееся первичного продукта реакции? Как эта особенность влияет на процессы
спекания при окусковании железорудных материалов? Какие первичные
продукты твердофазных реакций характерны для окускованых железорудных
материалов? Каковы особенности первичного продукта?
2. В чем заключается особенность твердофазных реакций, связанная
с поверхностью контакта реагирующих веществ, и как эта особенность влияет на
состав продуктов реакции при спекании различных шихт?
3. Каковы температуры начала взаимодействия реагентов при
спекании железорудных материалов (и продукты)?
Каков механизм твердофазных реакций: 1) условие образования новой
фазы; 2)ступени процесса; 3) типы диффузии.
4. От чего зависит скорость
твердофазных реакций?
5. Каковы
практические выводы из теории твердофазных реакций для процессов окускования?
Похожие работы на - Изучение твердофазных реакций, протекающих при высокотемпературном окусковании тонкоизмельчённых жел...
|