ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Получение порошков методом металлотермического восстановления из "Порошковая металлургия Изд.2 " Металлотермический метод получения металлов и сплавов путем восстановления их из химических соединений (окислов, солей) основан на большем сродстве металла-восстановителя к кислороду, хлору, фтору или другому неметаллическому элементу соединения, чем восстанавливаемый металл. [c.109] Впервые метод металлотермии был осуществлен в 1865 г. русским химиком Н. Н. Бекетовым на примере вытеснения алюминия из криолита магнием. Кроме этого, Н. Н. Бекетовым были получены барий, калий и рубидий путем восстановления их окислов алюминием. [c.110] Реакции металлотермического восстановления, как правило, экзотермичны. [c.110] При этом имеется в виду, что для окислов, образующихся с большими тепловыми эффектами ГД5 Q, приближенной мерой их прочности удобно полагать соответствующий тепловой эффект реакции. Это допустимо для реакций, протекающих в конденсированных системах, когда теплоемкости исходных и конечных продуктов реакции различаются на очень малую величину. [c.110] ГО процесса при атмосферном давлении должна быть минимальной. [c.111] При использовании низкокипящих восстановителей процесс восстановления часто приходится проводить при повыщенном давлении, создаваемом аргоном или другими инертными газами, что в свою очередь ведет к некоторому усложнению аппаратуры для восстановления и условий выполнения металлотермического процесса. [c.111] Наконец, одним из важных факторов при выборе восстановителя и восстанавливаемого соединения является технико-экономическая характеристика процесса степень извлечения восстанавливаемого металла в готовый продукт, качество последнего, стоимость восстановителя и величина других расходов в пересчете на единицу готового продукта. [c.112] В процессе реакций гидрид-восстановитель может разлагаться с выделением водорода, который создает восстановительную атмосферу процесса, а в ряде случаев может вступать в реакцию с соединением МеХ. Указанным методом можно получить и гидриды металлов, разлагающиеся при нагреве с выделением водорода и образованием тонкого металлического порошка (МеН Ме- -Н2). [c.112] При разработке металлотермического процесса следует иметь в виду, что во время восстановления того или иного соединения до металла реакция иногда проходит через промежуточные стадии, например, с образованием низших окислов, химическая прочность которых (т. е. свободная энергия образования на 1 г-атом кислорода), как правило, значительно выше, чем химическая прочность высшего окисла. Поэтому при отсутствии данных, характеризующих химическую прочность промежуточных окислов, может произойти ошибка, если расчет реакции вести по характеристикам химической прочности высшего окисла. [c.112] Например, при восстановлении алюминием для металлов группы железа термичность составляет не менее 2,3 кДж на 1 г суммарной массы реагирующего материала (руда, концентрат, окислы, восстановитель) и шлакообразующих присадок. [c.113] Для окислов трудно восстанавливаемых металлов (ТагОб, ТЮг, Nb205) величина термичности ниже 2,3 кДж/г, а для окислов легко восстанавливающихся металлов она составляет 2,3—4,2 кДж/г (табл. 2). [c.113] В некоторых случаях тепловой эффект реакции настолько велик и она идет настолько бурно, что это может привести к выбросу части шихты из реактора (если он не герметичен) или к разрушению реактора (если ои герметичен). [c.114] Чтобы в таких случаях замедлить процесс, в исходную шихту добавляют флюсы, которые поглощают часть выделяющегося тепла. Иногда флюсы добавляют с целью получения легкоплавкого шлака для защиты образующегося металла от окисления при высоких температурах и для частичного или полного растворения в легкоплавком флюсе образующихся тугоплавких соединений металла-восстановителя (например, СаО), препятствующих образованию крупных частиц порошка восстанавливаемого металла. Это важно в тех случаях, когда восстанавливаемый металл в мелкозернистом состоянии может заметно окисляться при последующей отмывке порошка от побочных продуктов восстановления водой или водными растворами кислот. [c.114] В табл. 3 приведены температуры плавления и кипения наиболее распространенных металлов-восстанови телей и их соединений. [c.115] Ниже рассмотрены некоторые примеры металлотермических процессов, которые имеют наиболее важное практическое значение. [c.116] Титан отличается высоким сродством к кислороду, поэтому для восстановления двуокиси титана из всех имеющихся восстановителей применяют наиболее активный — кальций. [c.116] Для того чтобы обеспечить достаточную полноту восстановления, применяют избыток кальция (25—100%) по сравнению с требуемым по реакции. Термичность реакции равна примерно 2,2 кДж/г, поэтому для успешного проведения реакции необходим внешний подогрев. На практике используют температуры порядка 1000—1100°С. При этих температурах кальций находится в достаточно жидкоподвижном состоянии, что обеспечивает хороший контакт с частицами восстанавливаемого окисла. Этому также способствует и большая упругость паров кальция при указанных температурах процесса (при 1000° С рса -1466 Па). [c.116] Вернуться к основной статье