Термодинамика восстановления железа.

Билет № 9

Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO → Fe (выше 570 °С) или Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → Fe (ниже 570 °С).

При этом в соответствии с диаграммой Fe—О в системе наряду с низшими оксидами и

металлом возникает ряд твердых растворов.

Каждая из реакций восстановления оксидов железа газообразными восстановителями:

3Fe₂O₃+ СО = 2 Fe₃O₄ + СО₂ + 37,25 МДж;

Fe₃O₄ + СО = 3FeO + СО₂ — 20,96 МДж;

FeO + СО = Fe + СО₂ + 13,65 МДж;

3Fe₂O₃+ Н₂ = 2 Fe₃O₄ + Н₂О — 4,20 МДж 1;

Fe₃O₄ + Н₂ = 3FeO + Н₂О — 62,41 МДж;

FeO + Н₂ = FeO + Н₂O – 27,80 МДж

 

К основным различиям термодинамики восстановления оксидов железа монооксидом

углерода и водородом относятся следующее. Ниже 810 °C водород как восстановитель слабее монооксида углерода, его равновесная концентрация в смеси больше, чем равновесное содержание монооксида углерода. Выше 810 °C водород становится более сильным восстановителем, чем монооксид углерода. Суммарный тепловой эффект реакции восстановления оксидов железа водородом отрицательный и в 4 раза больше положительного суммарного теплового эффекта реакций восстановления оксидов железа монооксидом углерода.

Приведенные данные относятся к идеальным системам. В реальных условиях действуют неучитываемые факторы (образование твердых растворов и др.). Например, положение линий равновесия восстановления вюстита Fe_1-yO меняется в зависимости от концентрации вакансий у ионов железа в решетке вюстита при восстановлении водородом.