CÁC Q TRÌNH OXI HĨA VÀ KHỬ OXI TRONG LUYỆN KIM MỞ ĐẦU • Q trình oxi hóa q trình hồn ngun hai q trình trái ngược quan trọng ngành luyện kim Tùy theo điều kiện mà cân phản ứng chuyển dịch theo trình trình tùy theo nhiệm vụ kỹ thuật mà trình lựa chọn sử dụng • Trong q trình hình thành gang, khơng Fe hồn ngun từ quặng (khoảng 99,8-99,5% Fe hoàn nguyên) mà số nguyên tố khác hồn ngun vào gang, ví dụ Mn, Si, P…ngoài dùng than cốc để tạo nhiệt nên C bão hoà vào gang, S vào gang lượng đáng kể Thành phần gang nói chung sau: 3,5-4% C; 1,41,8% Si; 0,8-1,8% Mn; 0,1%P; 0,06-0,08% S phụ thuộc vào thành phần quặng yêu cầu sử dụng • Với thành phần trên, lý tính gang khơng đáp ứng điều kiện cao kỹ thuật trình sử dụng phải có độ bền cao, độ dẻo dai va đập tốt, phải có tính hàn, tính nhiệt luyện…Vì vậy, phải khử bỏ thành phần xem tạp chất kể Đó q trình luyện thép • Ngược lại với luyện gang sử dụng q trình hồn ngun, luyện thép sử dụng q trình oxi hóa để khử bỏ tạp chất Trong trình này, tạp chất bị oxi hóa vào xỉ bị loại khỏi gang, gang trở thành thép với thành phần khác phụ thuộc vào mục đích sử dụng KHẢ NĂNG OXI HĨA CỦA CÁC NGUN TỐ • Trong hóa lý đề cập tới quan hệ nguyên tố oxi Ta biết giá trị tuyệt đối -G oxit tạo thành lớn độ bền cao khó hồn ngun Vì oxi hóa ngược với hồn ngun hoạt độ nguyên tố thép lớn, hoạt độ oxit xỉ nhỏ dễ bị oxi hóa Ngồi tùy theo chất tự nhiên mình, khả oxi hóa ngun tử khác • Trong q trình luyện kim, tồn ngun tố đồng thời bị oxi hóa tốc độ oxi hóa ngun tố lại khác Ở điều kiện (nồng độ, nhiệt độ, áp lực oxi hóa khí lị) định, áp lực phân hóa chất oxit nồi lị kim loại nhỏ, tốc độ oxi hóa tương đối nguyên tố lớn Do đó, tính áp lực phân hóa chất oxi hóa xác định thứ tự oxi hóa chúng • Phản ứng chất oxit nguyên chất bị phân hóa sau: 2MeO = 2Me + O2 (1) • Ở nhiệt độ định, số cân phản ứng là: aMe PO2 Kp  aMeO • Vì MeO Me vật chất nguyên chất nên hoạt độ chúng Khi đó: Kp = PO2 • Nói cách khác, số cân chất oxit nguyên chất phân hóa áp lực phân hóa Nếu tìm số cân phản ứng biết áp lực phân hóa chất oxit nguyên chất Áp lực phân hóa thấp chất oxit bền • Áp lực phân hóa chất oxit ngun chất xem hình • Áp lực phân hóa oxit cịn liên quan tới nồng độ nguyên tố nồi lò kim loại Trong trình luyện thép, nồng độ nguyên tố khơng ngừng thay đổi, áp lực phân hóa khơng ngừng thay đổi theo • Ví dụ: xét áp lực phân hóa oxit silic: (SiO2) = [Si] + O2 • Hằng số cân phản ứng là: Kp  • Vậy, , O2 a[ Si ] PO' a( SiO2 ) P K p a( SiO2 ) a[ Si ] (2) Hình Áp lực phân hóa oxit nguyên chất nhiệt độ khác • Khi a(SiO2) = 1, a[Si =1, Kp = PO2 (PO2 áp lực phân hóa SiO2 ngun chất) cơng thức (2) viết thành: P , P a( SiO2 ) O2 O2 a[ Si ] • Vì a(SiO2) = nên cơng thức lại viết thành: , O2 P  PO2 a[ Si ] (3) • Cũng vậy, tìm áp lực phân hóa oxit khác: 2(MnO) = 2[Mn] + O2 ,, O2 P  PO2 [ Mn ] a (4) 0,4 (P2O5) = 0,8[P] + O2 PO2 ,, PO2  0.8 (5) a[ P ] • Viết cơng P thức thành dạng tổng quát, có: O POk21  • Lấy log: a[xMe ] (6) lg POk21 lg PO2  x lg a[ Me ] • Căn vào phương trình tính áp lực phân hóa oxit nồi lị kim loại nhiệt độ nồng độ khác Lợi dụng đường biểu diễn giải thích tốc độ phản ứng tương đối nguyên tố nồi lị kim loại • Áp lực phân hóa oxit biến đổi theo nhiệt độ nồng độ xem hình đến Hình Hình