Термодинамика реакций восстановления титана
Восстановление углеродом. Восстановление титана из ильменита и рутила происходит с образованием сплава с железом и высоким содержанием углерода по реакциям: FeO∙TiO2 + C = TiO2 + Fe + CO; ∆G = 153210 – 165,35Т, Дж/моль; (А) TiO2(т) + 2C = [Ti]Fe + 2CO; ∆G = 659710 – 387,5Т, Дж/моль; (В) TiO2 + 3C = TiС + 2CO; ∆G = 444300 – 336,8Т, Дж/моль. (С) Суммарная реакция двух (А) и (В): FeO×TiO2 + 3C = [Ti]Fe + 3CO; ∆G = 812920 – 552,85T. (D) Теоретические температуры начала реакций (С) и (D) составляет соответственно 1320 и 1470 K. Таким образом, восстановление титана из TiO2 легче всего должно происходить до карбида титана. Это подтверждается практикой, когда при проплавлении ильменита получается феррокарботитан с высоким содержанием углерода: 35–40% Ti; 5–8% C; 1–3% Si (Fe и другие примеси – ост.). Сплавы с высоким содержанием углерода могут применяться при раскислении и легировании углеродистых сталей.
Восстановление кремнием. Кремний обладает меньшим химическим сродством к кислороду, чем титан, поэтому восстановление TiO2 возможно только при высоком содержании в ферросплаве кремния и железа. Реакция восстановления титана кремнием TiO2 + Si = [Ti]Si + SiO2; ∆G = –1256 – 18,96Т, Дж/моль может протекать при содержании железа в шихте, которое растворяет титан, и при высокой концентрации кремния в металле. Таким образом, восстановление титана из TiO2 кремнием приводит к получению ферросиликотитана, содержащего 20–25% Ti; 20–25% Si; ~1% C. Такой ферросплав в сталеплавильном производстве имеет ограниченное применение.
Восстановление алюминием. Восстановление титана из ильменита алюминием происходит по реакциям: TiO2 + Al = Ti2O3 + Al2O3; ∆G = –85270 + 2,1Т, кДж/моль; Ti2O3 + Al = 2TiO + Al2O3; ∆G = –41860 + 14,1Т, кДж/моль; 2TiO + Al = 2Ti + Al2O3; ∆G = –114950 + 48,64Т, кДж/моль. Оксид TiO обладает основными свойствами и способен вступать в соединения с глиноземом, образуя TiO∙Al2O3, что ведет к снижению активности TiO и затрудняет восстановление титана. Для замедления процесса связывания TiO с глиноземом в шихту вводят свежеобожженную известь. Оксид кальция, как сильное основание, замещает TiO, образуя СаО∙Al2O3. Избыток СаО в шихте ведет к нежелательному снижению активности диоксида титана по реакциям: СаО + TiO2 = CaO∙TiO2; 2CaO + TiO2 = 2CaO∙TiO2. Известь оказывает большое влияние на вязкость и жидкоподвижность шлака. Оптимальным ее количеством в шихте считается ~20% от массы алюминия. Алюминотермический способ получения ферротитана наиболее распространен. За последние годы он значительно усовершенствован и применяется в нескольких вариантах как в обычном внепечном, так и с использованием электрических печей с предварительным подогревом шихты и применением железотермического осадителя. Шлаки ферротитана довосстанавливаются в электропечи сталеплавильного типа (ДСП-3) с получением высокоглиноземистого (68–78% Al2O3) полупродукта с 14–17% СаО, который используется в качестве клинкера для получения высокоглиноземистого цемента.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1361)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |