Термодинамика восстановления оксидов железа.

Процесс восстановления железа из оксидов согласно принципу А. А. Байкова о последовательности превращений протекает ступенчато путем перехода от высших оксидов к низшим по схеме:

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

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 следующие:

· 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 монооксндом углерода.

Восстановление оксидов железа твердым углеродом:

Восстановление оксидов железа твердым углеродом возможно по следующим реакциям:

3Fe₂O₃ + С == 2Fе₃0₄ + СО — 129,07 МДж;

Fe₃O₄ + С = 3FeO + СО — 187,28 МДж;

FeO + С = Fe + СО — 152,67 МДж.