ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамика, физико-химические свойства и распределение цветных металлов из "Автогенные процессы в цветной металлургии " Система Fe - S - О является основной в пирометаллургии сульфидного сырья. Значение ее возросло с развитием автогенных процессов. Впервые она изучалась Я.И.Ольшанским, который установил отсутствие разрыва смесимости при высоких температурах, низкую поверхностную энергию, высокую текучесть. [c.31] В системе FeO - FeS нет разрыва смесимости при высоких температурах и система образует эвтектику 31,5% FeO и 68,5 % FeS, плавящуюся при 908 °С. Активности компонентов в системе FeO - FeS установлены при расчете линий равновесия фазовой диаграммы и оцениваются выражением Ig а,-= (330/Т) (1 - iV,) + IgJV,-, где - активность /-го компонента, Af,- - его молярная доля, Т - абсолютная температура. Получены небольшие положительные отклонения от закона Рауля для температурного интервала 1500 - 1700 °С. Однако принимая во внимание данные о диаграмме состояния системы FeO - FeS, характер зависимостей активности от состава будет иным. [c.32] Значения констант составляют 109 и 1,31 при 1120 °С и 66 и 1,17 при 1400 °С. Полученные результаты для стехиометрических величин ГеО и FeS показывают (рис. 19) небольшие отклонения от законов совершенных растворов. [c.32] Из опытных данных об активности кислорода в жидком железе (Ig -р О) = 0,20 [% О]) по выражению ffTln V i = (1 Nq ) найдено значение А = 104,6 кДж/моль. Принимая во внимание экспериментальные данные о распределении кислорода между шлаком и металлом в системе Ге - О в интервале 1523 - 1960 °С, получим величину АНд = = - 4,6 кДж/моль и Д5д = 12,48 кДж/моль град. [c.32] Вначале величина Ig y возрастает, достигая экстремума при 0,02 -0,20 % S, затем переходит от положительных к отрицательным значениям при 0,4 % S. Эта зависимость для 1750 К приведена на рис. 20 и качественно напоминает кривую изменения - i Tln Vs от S для системы Fe-S. [c.33] Рассчитанные с помощью уравнения Гиббса - Дюгема значения активности железа в системе Ге - 5 - О приведены на рис. 22. [c.34] Данные свидетельствуют о более сильном взаимодействии между железом и кислородом, чем между железом и серой, что отражается на поведении цветных металлов в системе кислородсодержащий штейн -шлак. [c.34] Увеличение температуры снижает плотность (0,05 г/см на 100 К). Поверхностное натяжение (о) (рис. 25, 26) расплавов находится в пределах 0,34 - 0,35 Н/м при 1493 К, что указывает на наличие смешанной ионно-ковалентной связи. Добавка серы к вюститу снижает о. Это подтверждается оценкой изменения величины поверхностного натяжения по критерию В.И.Семенченко (А) А = - (N/RT) (nig - m,), где N - молярная доля добавляемого компонента R - постоянная Больцмана и т,- - обобщенный момент растворителя и растворяемого вещества, соответственно. [c.35] Величина т определяется т = (ezir), где е - заряд электрона z -валентность иона г - радиус иона. [c.35] Снижение о в области эвтектических составов и увеличение ее значения к стороне ГеО свидетельствует о некоторой перестройке структуры поверхности. До концентрации 0,4iVpgo, очевидно, поверхностный слой обогащается серой, а далее кислородсодержащими комплексами. Однако связь поверхностных группировок с атомами в глубине расплава достаточно высока. [c.36] При проведении измерений был обнаружен эффект бурного взаимодействия расплава с графитом подложки при содержании FeO 68 %. Взаимодействие сопровождается разбрызгиванием и улетучиванием части капли расплава с графитовой подложки. Происходит адсорбционное вытеснение и поверхностный слой расплава обогащается кислородом при возрастании содержания FeO, что способствует реакции. [c.37] Температурный коэффициент поверхностного натяжения положительный (о возрастает на 0,0001 Н/м при нагреве на 100 °С), как у большинства шлаков и некоторых штейнов. Положительные величины до/дТ свидетельствуют о некотором влиянии ковалентной составляющей в общем балансе химической связи данного типа растворов, вследствие чего компоненты системы и образуют комплексы. [c.37] V pgo молярный и парциальный объемы ГеО, соответственно. [c.37] На рис. 28 показана температурная зависимость 1/и уд (и уд - удельная магнитная восприимчивость) системы FeO - FeS. [c.38] В области температур 850 К наблюдается резкое увеличение значений и вследствие происходящего разложения вюстита на магнетит и -железо, которые обладают ферромагнитными свойствами. Ход политерм подтверждает эвтектический тип диаграммы состояния системы FeO-FeS. [c.38] Изотермы удельной магнитной восприимчивости системы FeO - FeS линейны во всем интервале концентраций (рис. 30). Абсолютное значение Худ уменьшается с повышением температуры в системе в соответствии с законом Кюри - Вейса, но характер кривых изменяется. При 600 - 700 С увеличение концентрации сульфида железа соответствует повышению удельной магнитной восприимчивости, а при 900 -1100 °С наблюдается обратная зависимость. Возможным объяснением этого может быть различие в температурах перехода, составляющих систему соединений, в парамагнитное состояние. Кроме того, на убывание Худ с увеличением концентрации FeS, по-видимому, влияет то, что сульфид железа менее устойчив в жидком состоянии. [c.39] Измерения электропроводности (X) свидетельствуют (рис. 31) об отклонении свойств от аддитивности, зависимость электропроводности от концентрации тоже характеризуется наличием небольшого минимума вблизи эвтектических сплавов (Х уменьшается с 12 (Ом см) для сплава, содержащего 95 % FeS и 5 % FeO для сплава с 40 % FeO и 60 % FeS - до 2,1 (Ом см) 1). С увеличением температуры возрастает и электропроводность [на 0,15 - 0,17 (Ом см) на 100 °С нагрева]. [c.40] Параметры вязкого течения в системе FeO - FeS изучались в [19] и приведены на рис. 33. Подобный характер изменения ц - динамической и V - кинематической вязкости, коррелирует с изменением природы расплава и другими свойствами. Сульфид железа - металлоподобная жидкость с высокой долей ковалентности с направленными жесткими связями Me - S, где перемещение частиц затруднено. Расплав вюстита обладает значительной долей ионности связи Me - О. Свободная энергия вязкого течения (Д G) несколько снижается с увеличением концентрации FeS, энтропия же Д 5 меняется значительно. Это, очевидно, связано с участием межузельного механизма наряду с вакансионным. [c.41] Вернуться к основной статье