Линчевский Б.В. Техника металлургического эксперимента

Подождите немного. Документ загружается.

|орятий

объем

системьт

определяют

для

той

>ке

.тем_

перацрь|'

при

которой

исследуется

растворимость

по

количеству

газа' напускаемого

печь:

|, _

у0 10!

(69)

где

и0

нормальный

объем га3а'

которь1м

3аполняется

пе9ь, см3;

и3меренное

давление,

кпа.

]очность

метода

6ивертса

зависит

от величины

го-

рячего

объема.

9ем

он мень1пе'

тем

больтпе

относитель-

1{ое изме}1ение

о6ъема

или

давления

газа

в системе'

тем

точнее

это

и3менение

мо)кно

зарегистрировать.

Фбъем

ячейки мо}кно

умень1пать'

помещая

внутрь

нее

<<инерт_

нь!е

в'етавки>>.

Фднако

это меропр14ят14е

удлиняет

период

дегазации

системь1'

увеличивает

количество

конденси-

рующихся

на

стенках

возгонов

и3

металла'

3амедляет

дости)кение-

термического

равновесия.

Более

рациональ-

нь1м

способом

умень1пения

объема

ячейки

считается

применение

водяного

охла}|{дения

ее

стенок.

Фбъем

ячейки

установок

30-40

см3.

9увствительность

метода

мо>кет

бьтть повь:1пена

путем

увеличения

объема

х<ид-

кого

металла

системе (особенно

это

относится

к слу-

чаю,малой

растворимости

га3а

металле),

примененйя

автоматической

бюретки'

поддер}кивающей

постоянное

давление

системе'

более

точнь1х

манометров

А{ак

.[{е_

ода

\4л|4 механотронов

для

измерения

давления'

микро_

визирования

уровня

ртути

бюретке

помощью

кате-

тометров.

Фбъем

поглоще}1ного

газа

в и3охорном

методе

опре_

деления

ра,створимости

рассчить|вают

по

формуле,

сй3:

(р"

р*)

и":

----й-:

(70)

где

иг

горяний

объем

системь1'

€й3;

рп

давленне

оистеме

при

напуске

га3а'

к|{а;7ц-да|вление

при

уста-

'новлении

равновесия

системьт,

к||а.

[ля

изо6арного

процесса

объем

поглощенного

газа

в,условиях

равновесия

1/*

равен

ра3ности

/",-7"

(где

/вп-о0ъем

газа,

впуще}]н0го

систему).

1огда

|*:

(|",

|.|

Р'

101

гАе

Р:

давление в

3а,

ос.

|80

27з

273+|

системе,

к||а;

(т1)

температура

га-

Формула

(7|) определяет

объем

га3а,

поглощенно_

го

металлом'

приведенньтт!

нормальнь1м

условиям.

Растворимость

а3ота'

например'

€Фс!8вит,

0/6:

1}.{|

ум28

{{',,'

22 4о0 с

где 6

масса

металла,

г;

рш,

парциальное

давление

а3ота' к|!а,

при

установлении

равновесия,

если

считать'

что

раствор

а3ота

подчиняется

3акону

|енри.

,[,ля

тонного определения

растворимости

га3а

ме_

талле к

полученной

на

установке

величине

необходимо

добавить

содерх(ание

а3ота

или

водорода

металле

момент

впуска

реакцио}11{уто

камеру

азота

или

водо-

Рода.

Фсновнь:е

отпибки

определения

растворимости

газа

*"'Б!'й

€ивертса

предс1авлень[

рядом

величин'

1оч_

ность

и3мерения

темйературь1

составляет

-!10"с

(отпиб_

ка

=Ё1,5%,.

1очность

и3мерения

объема

газа

зависит

от

цень1

деления

газовой

бюретки,

которая

мо}кет

иметь

градуировку

0,002_0,005

смз,

от

возмо>кнь|х

колеоа-

ниа

тейперащрьт

водь1

те^рм9!тате

б:оретки'

||ри ко_

лебании

тёмп-е!атурьт

на -Ё0,5"6

при

пол1{ом

запол-

нении

объема

бюретки

максимальная

точность

и3мере-

"й!

.'.''"ляет

+ъ,2 см3

(отпибка

*50/6). |!ри

больтпой

ра'створ}{мости

га3а

(например,

>0,02%,

а3ота

в^метал-

ле) обшая

огшибка

и3мерения

не превь|1шает

-гб"/0' а

прк

малой

растворимости

газа

отшибка

значительно

во3растает.

[

до.'ои,ствам

метода

(ивертса

0тносятся:

воз-

мо'<ность

непосредственного

измерения

растворимости

уоловиях

опь1та;

отсутствие

нео6ходимости

в га3о-

вой

анализе

образг1ов;

3) простота

фиксирования

рав-

новесия;

во3мо)к}1ость

исследова|1ия

термодинамики

растворения

газов'

кинетических

особенностей

процес'

ёов

раётворения

или

дега3ации

5) возмокность

изу-

чени}

воздействия

ра3личнь1х

факторов

(температурьт,

давления'

состава

металла).

Фднако

резуль'1'ать|

0пь|та

могут бьтть

иска)кень|

трудноучитьтваемой

адсорбцией

газа

на

конденсате,

оседающем

на

стенках

реакционной

камерьт.

!,ля

умень_

шения

влияния

во3гонов

приходится

3начительно

повь|-

шать

давление

Реакционн0й

камере

или

применять

181

смеси

га3ов,

например

азота

аргоном'

и3вестнь1м

пар_циальнь1м

давлением

одного

и3

компонентов.

__Рассмотрим

устройство

некоторь1х

установок.

Аля

нагрева

расплавления

металла

применяют

индукци_

онную

пень,

обеспечивающую

хоройее

перемешивание

металла.

н2

не

Р_ч

79.

схема

установки

для

изучения

растворимости

водорода

)|(идких

сплавах

х(елеза:

{ :г:::.з,-? _трубка

экраном

для

сохране||ия

приса)киваемь!х

металлов:

о__те!мометр

для

контроля

температурь[

отходящей

водь:;

а_]и!6/],'-5-]

п_одставка

для

тигля;

6_кРь||!ка

-тмг!я1

_инлуктор;

?-_""'''}!'"!:-_"''-

Р.|}-чуЁ

экраннрующнп

тиге-ль

засьтпкой

из .ц[,о']'?о

,;;;;;;;*;'";;;

кварцевая

реакцнонная

тру6ка;

_вь!водь]

и з|земление

термопары:

.|2_

механотронныЁ

датчик

давления;

/3_форвакуумнып

йа!1с;_'!?:-{йо'т,."-

оннь|й

насос:

лампа

вак}тмметра;

тв

_рт.]1ны'а

маноме{р;

лг:й|йёйй.

тельнь1е

6юретки

Ёа

рис.

приведе}{а

схема

установки

.г}114€и€а

для

определения

растворимости

водорода.

установке

пре-

дусмотрепо

непреРьтвное

от1Ределение

температурь'

йФ

талла

точное

измерепие

давления

реакцио_нной

каме-

ре

с помощью

микроманометра

с мембраннь]м

механо-

троннь|м

датчиком и

автоматической

3аписью

пе3уль.

татов

измерений.

.[|авление

камере

фиксируют^та'к>ке

манометром

&ак

/!ч9д9,

точность

!азмёрени}:'

;"й';;;

мол(но

довести

до

6,65

|1а.

Аля.ввода

добавок по

ходу

опыта

цонтральцо*

отводно,?

трубке

устанавливают

мага3н\1

для

до6а!ок

магнитнь1м

толкателем

или

вакуумнь|м

краном'

кото'

182

пь]й

по3воляет

прои3водить

операцию

без

длите'1ьного

}заимодействия

;обавки

атмоъферой

печи.

чтобь1

не

увеличивать

горячий объем

системь1''

рекомендуется

исполь3овать

газопроводящие

трубки

диаметром

не

бо'

лее

1 мм.

газовая

бюретка

дол}кна

иметь

термостати_

рованную

водяную

рубаш]ку.

Фпыт начинают

длительной

дегазации

системь1

бе3

нагрева'

чтобь|

убедиться

ее герметичности.

3атем

[||ихту

нагревают

дега3ируют

вакуум-е

или

в атмос_

фере-вь:со1<очистого

аргона

или гелия.

1'1змерятот

горя'

чий объем системь|.

Фткачивают

инертнь1й

га3 и

напу'

скают и3меренное

коли1тество

водорода

или

а3ота

до

заданного

давления.

Бьтд,ер>кивают

систему

до

наступ-

ления

равновесия.

|,1змеряют

давление

га3а

равновес_

ном

состоянии.

приступают

следующему

циклу,

83-

меняя

температуру'

|1л|т состав

металла'

или

давление

камере.

,{,ля

измерения

поглощения

газов

повь|1пенной

ско_

ростью

абсорбции

разработана

установка'

схема

кото-

рой

представлена

на

рис..80.

Реакционная

камера

сое_

динена

га3овои сис1емой

перез

бьтстроАействующий

электромагнитньтй

клапан,

время

срабатьтвания

кото_

рого

10 мс.

этот

клапан

поддер}кивает

и3бь1точное

дав_

ление

в обоих

направлениях'

давая

тем самь1м

во3мо)к-

ность

и3учать

процессь|

абсорбции

десорбции. Аавле-

ние

реа1(ционной

системе

без изменения

ее объема

течение

опь1та

и3меряли

дифференциальнь1м

датчиком

мембранного

типа'

располох(енньтм

верхней

части

га-

зового

ре3ервуара.

3лектринеский

сигнал

от

датчи-ка

пооцпал

на

вход

регистрирующего

потенциометра.

Аз-

мерение

статических

давлений

системе перед ка)к_

дым

экспериментом

и калибровку

электрической

цепи

датчика

прои3водили

с г1омощью

трех

ртутнь|х

мано_

метров,

которь!е

отключали от

реакционной

системьт

на

время

экспериме}{та.

Ёа

установках

горячего объема

удобно

измерять

ки-

;[|етические

особенности

процессов

растворения

га3ов.

..[,ля

изунения

кинетики

поглощения азота в

измери_

'тельную

га3ову]о бюретку

помещают платиновую'

спи-

|раль'

являющуюся

плечом моста сопротивления.

йзмене-

1ние сопротивления спирали

в зависимости

от

уровня

:ртути

фиксируется

потенциометром.

}рбвень

ртути

,6ю,ретке

стремятся

поддерх{ивать

по,стояннь|м'

чтобь1

Фбеспечить

постоянное

давление

га3а

системе

до

на"

!83

с1упления

равновесия.

3лектринескую

цепь

кал|{'6руют

:'::^.:9у

температурьт-водь|

в терм6стате,

окрух{ак]йем

оюретку.

! аким

>ке

образом

исследуют

кинетйку

вь|де-

ления

газа

и3 металла'

для

чего

поних<ают

уровень

рту-

ти

бюретке.

|[ри

этом

давление в

системе

поних{ается.

Рис.

80. 6хема

установ'"

{|1

определения

растворимости

га3ов

повышев-

ной

скоростью

абсорбции

в металлах:

от генератора

вь|сокой

-частоть|;

охл_а}кдающая

вода; 3_

датчик

давле-

ння: 4-

магнитный

клапан;

5-вакуум;

о_}а]Бй1'р;

/_манометрическая

бюретка;

8_резервуар

газа

Р[ето0

3акалкш

3тот

метод

,состоит

нась1щении

металла

'исследуемо,го

*-'^."1"_,

водородом

или

азотом

отборе

пробь1

метал_

ла.

!|осле

кристаллизации

пр0бь1

определяйт

'с'оАеР8а.

ние

га3а

ней.

1( недостаткам

метода

относятся:

ко-

личе,ство

га3а,

оп_редёляем'ое

в металле

пр0бь1'

в,ключает

га3'

раств'ореннь1й

в металлё

и сиопивц]ийся

&11{кр;9ц6-

184

рах

пробь1; 2)

несмотря

на

больш:ую

скорость кри'стал'

лизац}.[и

пробы,

н€кФт'Ф!0€

количество

га3а теряется

при кри'ста

лли3ац1411,,

и в

период

от

момента

отбора

про-

бь:

до

начала

анализа; 3)

отпибки

а'нал,иза

.накладь|ва-

ются;

4) опрелеление

момента

наступления

равн'овесия

3атрудньно. Б ка>кдом

ко}1кретном

случае

.(температура,

состав металла,

давление

га3ов'ой

фазьт)

нео6х|одимы

предварительньте

плавки

с 'отбором

п'роб

чере3

опреде_

леннь|е

пр0ме>кутки

време!{и'

п'оследующим

а'нали3ом

для

установления

момепта,

когда

наступает

на'сь|щение

металла га3о,м.

А'остоинство

метода

3аключается

простоте конст-

рукции

экспериментальной

установки,

во3мох{ности

проведения опь1тов

при

вь|соких

парциальнь|х

давлени-

ях

га3а' предотвращающих

испарение

из

металла'

в по-

лучении

а6солютньтх

3начений

растворимости

га3а. ме'

тод

3акалки

проб

мо>кно

рекомендовать

для

расплавов'

дающих

больш:ие

возгонь], или

тех случаях, когда

не_

возмо}кно

путем предварительной

дега3ации

получить

металле ничто)кно

малую концентрацию',

га3а.

9становки

для

определения

растворимости

га3а

ме-

тодом 3акалки про6

состоят пз:

герметизированной

плавильной

печи;

системь1 подготовк'4

|1 подачи

га3а в

плавильное

пространство;

устройств

для

отбора проб

металла' и3мерения

температурьт'

давления

печи.

.(ля

ускорения

наступления

равновесия

мо)кно

про-

дувать

металл

га3ом чере3 корундовую

трубку, погру-

>кенную

на несколько

миллиметров в металлическую

ванну' 11л|\

о6дувать 3еркало металла. Б

процессе ис-

следований при повь11пеннь|х

давлениях

рекомендуется

применять

вакуумную

печь с металлическим

корпусом.

Аля

насьтщения

металла

водородом'

кроме

чистого

во-

дорода'

мо'кно использовать

смесь 6утана и пропана.

Больтшое влияние

1{а

ре3ультать|

метода закалки

ока3ь|вает способ

от6ора и хранения про6. €посо6 от-

бора

дол>кен

гарантировать точное соответствие кон-

центрации

га3а

в про6е

и в )кидкой металлической

ван-

не.

[ля

отбора проб применяют отсос

металла в

квар-

цевь1е

трубки или 3аливку в

меднь1е кокили.

}|е менее

ва}кным

является способ

сохранения газа

в пробе

до

момента

анализа. Фсобенно это отно,сится

водороду'который' о6ладая больтпим коэффициентом

лиффузии

в твердом металле, при

непрерь|вном хране_

нии пробь|

неизбе}кно

теряется'

приводя

3ани}кеннь1м

185

результатам

анали3а.

Аля

сохранения

водорода

в ме_

талле

пробу

погру)кают в сосуд

жидким твердь|м

хладагентом,

помещают в

3апаиваемь:й

сосуд,

хранят

под

слоем

)кидкости, например

ртути,

собирая

вьтделя_

ющийся

водород.

Ёапример,

применяют

кварцевую

пипетку

длиной

90,

ди.ам^етром

мм,

оканчивайщуюся

капилляром

длиной

2\ мм

су}кением

от 0,5

до

0,2

мм.

1акой

^ка-

пилляр

не

по3воляет

}келе3у

вьттекать

из пипетки.

(а_

пилляр

3апаивают

хлоридом

серебра,

хоро1шо

смачива-

ющим

кварц.

|1ипетку

откачивают-

на

в6куумной

уста_

н'овке

и 3апаивают

сверху.

.[ля

отбора

пробы

пийетт<у

укрепляют

на

дерх(ателе

погрух(ают

йеталл,

про6-

ка..из

хлорида

серебра

расплавляется

металл

под

1ействием

атмосферного

давления

3аполняет

пипетку.

1|осле

отбора

пробь:

пипетку

погрух{ают

ртуть.

под

ртутью

обламьтвают

капиллйр,

собирают

вйе}ившийс!

водород

опреде'1яют

его

количество.

3 последующем

анали3ируют

самую

пробу.

Фпьттьт

пока3али,

что

количество

водорода'

вь|деля-

ющееся

под

слоем

ртути

за

время

хранения'

составляет

50'/,

всего

водорода,

содерх<ащегос[

; ;;';;;ъ.

п;;:

ще

хранить

пробьт..в

хладагевте.

3то

не

связано

с п!и-

менением

токсичпой

ртути.

Больтпие

преимущества

для

исследования

раствори-

мости

га3ов

)кидких

металлах

представляет

плавка

во

в3ве[]]енном

состояни\1,

так

как

отсутствует

взаимо_

действие

металла

с тиглем'

во3мох{на

ь","йй

]'-ййЁ*"'

образцов

путем

сливанпя

<<висящей>>

каплт4

медную

и3-

лох(ницу.

1ак

как

капля

металла

имеет

массу

не'

сколько

граммов'

что

во

много

ра3

мень1пе

мас,сь|

из-

ло)книць1'

то

скорость

3акалки'

жидкого

металла

сос-

тавляет

10д"€/с.

Блатодаря

таким

вь|соким

скоростям

3акалки

удается

наиболее

полно

зафиксировать

раство_

реннь|е

,<идком

металле

га3ь1.

помощью

особь:х

приспо'соблений,

по

своему

действию похо>ких

на

нако-

вальню'

осуществляют

3акалк}

)к}

Акого

металла

со

скоростью

до

10в"€/с.

3ти

устройства,

разрабо'а"""'Б

9 _йнстицте

физики

тверлоЁо

Ёела

АЁ

с'ёёъ;;;;;;;}:

ют

автоматически'

синхронно

вь1сокочастотнь|м

гене-

ратором.

|1осле

вь:ключёния

генератор.

'ор'{.ш-;;;;;_

ла

мгновенно

расплющивается

мёжду

лвуйя

".!й"йи

водоохла}|(даемыми

п'итами'

||одвийная

плита

приво_

дится

действие либо

электр'маг|й'ом,

лп6о

;;;;.

186

щью

гидравлической

или

механической

системь1'

€хема

й!Бо!ББ устройства

приведена

на^рис'

81'

1олщ:тна

по}утаемой фольги

составляет

20-70

мкм'

Бол,'пое

внимание

уделяется

вь1яснению

зако!|омер'

ностей

растворимости

йодорода

Рлаках'

Аля

уста-

новления

равновесия

|]]лак

3аданнбго

состава

расплав-

Рис.

8!.

6хема

уставовки

для

цлавки

во

взве!шснном

состоя'

нии с

устройством

для

сверх'

быстрой

кристалл[!зации:

,_х(идкий

металл;

_пла'

вильный

индуктор:

3_меднь:е

пдиты

для

зака,]ки

образца;

иеднь!и

блок

основание

устроЁства

для

сверхбыстрой

3акалки;

5_ударные

приспо'

со6ления

ляют

в пдатиновом

тигле

вь1дер}кивают

зависимо'

сти от

цели

исследования

сухом

воздухе

или

атмосфе_

ре

водяного'пара.

3атем

печь

дают

смесь

водорода'

аргона

водяного

пара

зада!!нь|м

отно]цением

рв.'о/рт+'.|1о'сле

выдерх<кй

течение

5-7

ч шлак

3ака-

}йЁа|эт-

(с

тиглем)

потоке

гелия

или

ртутной

|4л\1

водяной

ванне.

|1ри

этом

не

дол)кно

бь:ть

соприкосно_

вения

шлака

со

рцтью

или

водой.

потоке

гелия

3а_

каливают

вь1сокоосновнь1е

1шлаки,

способньте

погло-

щать

воду.

Ёе

меньц:ее

3начение

подобньтх

исследованиях

имеет

анали3

1||лака

на содер}кание

водорода.

€одержание

водорода

в шлаке

мох(но

определять

гори3онтальной

трубнатой

печи

сопротивления

уголь_

нйм

нагревателем.

нагревательну}о

трубу

помещают

!широку1о

корундовую

трубку,-

в нее

реакционную

кайеру.

Ёиз

корундовой

трубки_

закрывают

ре3иновоп

пробй[:й

тепловь|м

экраном.

Ёавеску

|шлака

су1пат

лБдо*ке

при

300-400'€,

затем вносят

в камеру.

Ёад

лодочкой'

помещенной

пробирке,

помещают

отводную

корундовую

трубку.

9ерез камеру

пропускают

а3от, ко_

торьтй

вместе

с парами

водь1

у_ходит

в стеклянную

ох-

ла}кдаемую

лову1|]ку.

||осле

30_40

мин выдерх(ки

ло'

187

Ёу[!ку

отсоединяют

от

системьт

вместе

измёритель-

ным

баллоном

откачивают

до

давления

+ па.

3а{е;;-

нимают

лову1пку

из

холодильной

смеси

пойещают

Р{|:---с_}9_9енсированная

в лову|1|ке

влага

испаряется.

количестве

водь|

судят

по

давлению в

кали6рован_

Ёом

объеме

помощью

ртутного

микроманометра.

Аля

определения

растворимости

а3ота

1плаке

опь!тьт

проводили

установке,

схема

которой

,р"д.'!й_

лена

на

рис.

82.

!,ля

нагрева

использовали

индукцион-

Рис.

82.

6хема

устаттовки

для

насьтщения

щлака

азотом:

_сосуд

дьюара с жидким--азотом1

_маностат:

3_вентиль;

4_реометр;

электролизер

(истонннх*_Ё').

''1,,

"}]'й'йй,.,""'

водорода;

колонки

силикагелем

ангид!6ном;

р*ре?кцийй|я

ячеи"'

ную_

печь.

Ёагревателешт

слу>кил

молибден6вый

ци-

{1'др'

которь;й

вместе

с тиглём

бь:л

заключен

в герме-

]ч1|'

кварцевую

кол6у.

1ермопару

помещали

мокду

тиглем

нагревателем.

тигле

рас|лавляли

смз

й_

::|{1

и 1шлака.

|1робьт

1плака

металла

отоирали,_н1

::'|уу'1:^^.ерметичности

установки'

кварцевой

,и,.й_

к0и.

через

шлак

пропускали

азот

помощью

молибде_

}1ового

капилляоа.

Азот

поступал

!"-'*'у

из

сосуда

А"^::д:,

(

нему

подмешивали

водород,

полунаемьтй

электроли3ере'^и

до)кигали

следь|

ки.'орода

печи

со_

:|з:::{:11я.

€олерцание

азота

1'плаке

определяли

химичесхим

путеп1.

{ля

установления

равновесия

доста-

точной

бьтла

вьтдер)кка

течение

ч._

188

{5.

оБмвнныЁ

РвАкции

мБжду

}кидким

мБтАллом'и

шпАком

Ёопросьт

равновесия

ме}кду

металлом

1шлаком..

раз-

ли'чного

с,о|става являются

ва>кнейтпей

составной

ча_

стью

теории

метал/1ургических

процессов.

работах

по

исследованию

равновесия

ме)кду

металлом

1плаком

вь1ясняют

природу

1плака'

распределение

компонентов

металлической

ванньт

мех{ду

металлом

и 1плаком'

опре_

деляют

окис,пительную

способность

1плака'

его

влияние

на

Аесульфурацию'

деф9сфорацию

металла,

очищение

от

неметаллических

вкл1очении

т. п.

Б лабораторнь1х

условиях

ванну

металла

покрь1ва_

ют

слоем

1шлака

исследуемого

состава'

вьтдер)кивают

неи3меннь!х

условиях

до

наступления

равновесия.

ба-

тем отбирают

пробьт

металла

и 1шлака

подвергают

их

химическому

апали3у.

этом методе

имеют

место

в3аи-

модействие

|плака

с материалом

тигля

окисление

ме_

талла атмосферой.

.[1,ля

устранения

взаимодействия

1шлака

тиглем по-

следний и3готовляют

и3 материала'

компоненть1

кото'

рого

входят и

в состав

|плака.

Ёапример,

для-определе_

ния активно'сти

3акиси )келе3а

в т|]лаке

из РеФ,

}1пФ,

5{Ф2, }19Ф и

определения

равновесия

ме)кду

1плаком

ут

металлом плавки

вели

в тигле'и3

окиси

магния

и крем_

незема. ||ри исследовании

равновесия

ме}кду

доломи-

том, 1плаком и }келе3ом

тигель

и3готовляли

и3

доломи-

та.

||ри изучении

равновесия

желе3а

с алюминатнь!ми

расплавами

опь1тьт

проводили

в корундовь1х

тиглях.

Распределение

фосфора

п,1е)кду

расплавленнь1м

}келе-

3ом

и и3вестковь1м

1|]ла1(ом и3учали

и3вестковом

тиг-

ле'

для

!!3|Ф1ФБа'1€Ёия

к0торого

применяли обо>к>кенную'

и3весть' или

в тиг/!е и3

три-

либо

тетракальцийфосфата.

.[,ля

плавки

углеродисть1х

сплавов

чаще все:го

}потРеб-

ляют графитовь{е

тигли.

!{тобьт

из6ех<ать 1(онтакта

расплавленного

1шлака

со

стенками

тигля'

применяют

вращение

тигля. ||ри этом

более

тя}кельтй, чем 1плак' металл образует вогнуцю

поверхность'

и 1плак

собирается

центре,

не соприка-

саясь

со стенками тигля.

3тот

метод

ускоряет

наступле-

ние

равновесия

благодаря активному переме|пиванию

1плака с металлом

печи

1аммана вращение графитового

тигля с ме-

таллом

и |шлаком прои3водили

со

скоростью

80 об/мин.

189

.{ля

создания

6о;:ьгшей

контактной

поверхности

ме)кду

металлом

шлаком

ось печи

бь:ла

наклонена.

(роме

того'

тигель

через

графитовую

крь1|пку

вводилй

ме-

1палку.

Бнутри

ме1палки

вь:сверлено

отверстие

для

т4з-

мерения

температурь|

'помощью

термопарь|

или

опти-

ческого

пирометра.

Более

сло}кнь!м

являе}ся

устоойст-

во

вращающейся

иг{дукционной

печи.

Бнутри

н?:подви:к_

ного

индуктора

вращается

корпус

печи

магне3ито-

вь|м

тиглем

со

скоростью

от 3

до

о6|мпн.

{ля

предохранения

металла

|плака

от

окисления

11ытьт

обь:чно

проводят

под

атмосферой

Аг,

\э,

ёб

,йй

ь92.

]{/|я

создания

восстановительной

атмосферы

в пе_

чи

мох{но

использовать

графитовый

цилиндр,

внутри

которого

на

графитовой

подставке-блоке

помещают

ти-

гель.

ьлагодаря

окислению

графита

при

нагреве

ат-

мосфере

печи

содерх(ится

некоторое

йоличеётво

со,

предотвраща]ощее

окисление

металла.

Аля

подобнь1х

:::*1ч3:ий

пригодны

печи

сопротивления

"рй6'!о_

вь1ми

труочать1ми

нагревателями.

||ри

исследовании

взаимодействия

металла

со

|шла-

ком

индукционной

печи

отрицательнь1м

моментом

яв_

ляется

разность

температур

металла

|11лака.

111лаки

индукционной

печи

холоднее

металла.

д,"

,й'"Б"",

|плака

тигель

сверху

вставляют

графитовьт*

йа6лон.

:паблоне

имеется

отверстие

л',

о|о''ра-

/рБо,;;;;:;;-

ния

температрь|'

подачи

нейтрального

га3а

для

пое-

дотвращения

окисления

металла

и хплака.

цельто

}с-

корить

взаимодействие

металла

оо

]'плаком

квао]]е_

вую

индукционную_

_печь

помещают

графитовыя

тйЁйь

для

расплавления

200

шлака.

этот

больп:ой

;й;;

::".|_,^{'']'вой

поцвес](е

опускаю"

''''й

;;;;

;";Ё

оои

металла

г'

[1]лак

и металл

нагревают

отдельно.

|!о

дости:кении

3адан,оа

..й,.р,"у!,,

'.''лл

опуска_

ют

шлак.

т<онце

опь1та

тигель

с_

металлом

подпи-

мают

и 3акаливают

его

холодной

зоне

печи.

зй!ем

металл

шлак

анали3ируют.

---

Распределен-и-е

ко-мпонентов

ме}кду

металлом

|пла_

ком

изучали

цниичерме-те

помощ,ю

метода

после-

довательного

нась|щений.

€ущность

метода

состоит

]11_^11"

на

поверхность

мёталла,

расплавленного

магне3итовом

тигле

при

заданной'тейпературе'

подает_

с-я_маль]ми

поР_циями

1ллак'

содерх<ащ;','.;;;;;;;,

изотоп

серы.

1]]лак

впить]вается

стёнками

магне3итово-

го

тигля'

установленного

магнезитовом

стакане

маг_

190

незитовой

зась1пкой,

а изотоп

серь1

частично

поглоща'

ется

металлом.

||рореагировав!ший

тплак

уходит

чере3

стент(и

тиг"ття

в \'|агнезитовую

зась1п1(у

и не

взаимо_

де{тствует

со стенками

тигля.

|1осле

введения

опреде_

ленного

количества

1плака

в металле

достигается

кон-

11ентрация

серь!,

равновесная

со

1плаком

данного

соста_

ва.

Б пробах

металла,

отобраннь|х

по ходу плавк,{,

и3_

},!еряют

активность

радиоактивного

излучения.

1(огда

активность

пробах

становится

постоянной,

считают,

что

равно_

весие

установилось'

Аля

изучения

распределен]-1я

фосфора

серь1

радиоактивнь1е

добавки

того

или

иного

компо-

нента

мо)кно

вводить

в 1шлак

путем

отбора

проб и

последую-

щего

|1х просчета

фиксировать

наступление

равновесия.

Ёапри-

мер,

тигель печи бьтл сделан

и3

магнезита с

двумя

сообщающи-

мися отверстиями

для

устранения

переме1пивания

метал ла

|1 т]1лака,

в одном отделении плавили ме-

талл и

1ллак, в

другом

_только

металл..(обавку

и3отопа прои3водили в

металл и [шлак.

||робьт

отбирали только в

одном месте

для

устранения

переме1шивания.

.[,ля

изунения

кинетик1.!

перехода'

распределения

элементов

ме)!{'ду

металлом и 1плаком, а так}ке

для

оп-

ределения

лимитирующего 3вена вах(но

устранить

пе_

реме1пивание

1плака

с металлом. [{одобную

3адачу

мо)кно

осуществить в

специальном

магнезитовом тигле

(рис.

83) о

двумя

сообщающимися

отделениями.

3низ

помещают металл.

Б одно

и3 отделений

вь:п.те

уровня

сообщающегося

канала

вводят

шлак. Б

другом

отделе_

ни|1

на пов€рхность

металла

присах{иватот

радиоактив_

ную

серу.

3то

позволяет

устранить

попадание

серь1

шлак

и переме1пивание

металла

со 11]лаком.

€пециаль-

ная вь1емка сбоку тигля

позволяет

отбирать

пробьт

шлака

с одной

глубиньт

без переме].пивания

металла

со

11]лаком.

Рис. 83.

тигель

для

иссле.

дования

екорости

десульфу-

рации

металла |цлаком

|6. исслвдовАния

РАсплАвов

вАкуумв

1спаренше

ц3 металла

пршмесей

!!лш

компонентов

Б вактумной

инду:<ционной

печи

или

печи

сопротивле_

ния

плавят

металл

с известнь1м

содерх{анием

примеси'

испарение

:<оторой

и3учается.

9ерез

определенные

про-

мех{утки

времени

отбирают

пробьт

металла,

фикси$уя

температуру

давление.

]-|ри

проведен!1и

подобйых

опь|тов

ва}кнь]

хоро1шая

стойкость

тигля'

точное

и3ме-

*ени9

температурь1

поддер)кание

3аданного

давления.

]|рооь|

металла

отбирают

кварцевь|ми

пробирками

отвер'стиями

сбоку,

кварцевь1ми

тиглями'

-3акрепленнь1_

ми

_на

дер)кателе,

металлическими

кокилям14.

Азуяать

испарения

м0}кно

и по

конденсатам'

оседа-

ющим

на

конденсаторе.

|1оследним

мох{ет

слух<ить

мед-

ная

водоохлах(даемая

трубка,

помещенная

над

тиглем

так,

нтобьт

ее

мо)кно

бь!йо

менять

по

хоА}

опьтт

а, \4лт1

металлическая

пластинка.

!,ееазацшя

ме?ал'ла

.(егазацию

металла

мо}кно

исслед0вать

методом

по-

следовательного

отбора

а|1ал14за

проб

металла

Б'_

куух19й

_1:-"1 _три

заданнь|х

давлении

и температуре.

для

ускорения дега3ации поверхность

металла

об_

Р]3у_1

ияертнь1м

или

углеволоро!солерх<ащим

га3ом.

!|рименяют

так)ке

продувку

металла

чере3

дон1{ую

пробку.

[ля

изунения

дегазашии про6а

металла

мо)кет

ве-

сить

всего

несколь|{о

граммов. (аплю

металла

помеща-

ют_

печь

на

вогнутой

пластинке

и3

оки,си

магния

расплавляют

под

атмосферой

€Ф.

3атем

печь

откачи-

вают

до

необходимого

дайления' причем

малая

масса

пробьт::озволяет

достичь состояния

равновесия

за

20_

о0

с.

|1осле

вь|ключения

тока

кристалли3ация

калли

пр,оисходит ;в

течение

с.

||реийушество

та,кой

мето-

д14к1'1'

3аключается

бь:строте

доётих<ения

равновесия.

Ёедостаток

ее

объясняется

трудностью

анал\13а

неболь_

|пого

количества

металла'

[ля

ис,следований

га3а'

вь1деляющегося

при

ваку-

умной

плавке'

к плавильной

печи

подсоединяют

масс-

с-пектрометр

и непрерьтвно

анали3ируют

отдельнь|е

поо_

ции

газа,

вь|делившегося

и3

метал):а.

прй'э{Бй';.;;;

ной

методической

труд!{остью

является

{Ф[?}{ж€;н!€

}1€-

тинного

соответствия

составов

га3а'

вь1деляющегося

и3

192

металла'

и га3а,

анализируемого

камере

масс-спект-

рометра.

||рибор

дол)кен

бь:ть как

мо}кно

бли>ке при-

соединен

установке.

Более'точнь1е

ре3ультать|

получа_

ют

при

работе

]!1асс-спектрометра с миниатюрнь1ми

ва-

куумньтми

печами' которь1е

'мох<но

располага'ть

очень

6лизко

к входу

прибора. А4аль!й

объем

установки

спо-

собствует

тому, что состав

газа,

а1тализируемьтй

в при-

боре,

тонно соответствует

ка>кдый момент

времени

составу

газа, вь1деляющегося

и3 металла при

плавке

вакууме.

Рис.

84. 6хеша

установки для

и3уче1'ия кияетики

в вакууме:

реакционная

камера;

генератор /||3110А;

а3отная

ловушка;

вакуумные

крань1;

диффузионньгй

насос; 6

форвакуумнь!й

насос;

вакуумметр;

потенциометр

9!!|1_09;

обогреваемая

тру6ка

из

}!ер)ка.

веющей

стали;

масс_спектрометр й)(1302

||ример использования масс-спектрометра

для

ис-

следования пРоцесса

дега3ации

приведен на схеме

рис.

84.

;{ас'с'спектрометр

мх1302

подсоединен

уста-

повке

плавки во взвешенном

со,стоянии

через обогрева-

емую трубку

и3 нер'(аветощей

стали.

}1асса

капли в пе_

чи 4 т. 1емпературу

капли

и3меряли

автоматическим

цветовь1м

пи!о,мет!о;м

[Ё|!-3./!1.

Фиксировали

измене-

ние

состава

газовой

фазе

€Ф,

,$2,

€Ф2,

Ё2.

аскшсленше

металла

уелеро0ом

14зунается

равновесие

реакции

[с]+[Ф]:€Ф".

]4с,сле-

дования

ведут

либо с помощью

электрохимических

ак-

тивФ'ш1€тРФБ

одновременньтм

отбором

проб

металла

из }1еталла

3ак. 664

193

для

анал||за

'на

углерод,

ли,бо методом плавки

элек_

троннолучевой

печи на п4едном

водоохла)кдаемом

т1од-

.цоне.

последниЁ1

метод позволяет

осуществить

процесс

без взаимодейлств:тя

с огнеупорнь!м

тиглем

и при

вь1со_

кот.! температуре.

|!лавктт

ведут

при

ра3личнь!х

давле_

ниях

га3овой

атмосферь1,

состоящей

из

окиси

углерода.

|1,одо6нь:е

исследования

проводят

у'стан'овках

для

плавки

металла

во

взвеш]енном

состоянии

(рис.

&5)

при

.цавлениях

камере печрт

10*2-10_з

|1а. |1одсоединение

}(

установке

циркуляцион1{ого

насоса

обеспечивает

хо-

ро1пее

переме1пивание

атмосферьт

из

окиси

углерода

опь1тах

с вь1соким (до

100

к|1а)

давлением.

.&1агнитньте

лову1пки

собирали

металлические

парьт'

что

умень1пало

вли-

яние конденсатов на

со_

став газовой атмосфе-

рьт.

|1ри плавке в

вакууме

необходимо

и3учать взаи-

модействие

углерода

с 0к-

сиднь]ми

неметаллически-

ми

включен|1ями

|4 с

окис-

нь]ми

материалами'

из ко_

торь1х изготовлень1

тигли

для

плавки металла.

Фшенку

взаимодейс|вия

ведут

ли6о

по

ре3ульта-

там анализа проб мет'ал-

]та,

либо по

составу

га3о-

вой атмосферьт.

Аля

оценки

взаимо-

действия

металла

с огне_

упорнь]ми

о|(ислами

в ва-

кууме

огнеупорнь|е прес-

сова]{нь]е

цилиндрические

образцьт

длиной

до

100 и

д|{аметром

10 мм

погру_

)кали в

металлическую

ванну

вакуумной

лечи.

€корость

растворения

оп_

ределяли

по

изменению

диаметра.

образцов

после

вьтдер}кки.

!щ.

65.

€хема

реакционнот1

камерьт

для

исследования

процсссов

вза}тмо-

деиствия

углерода

кислородом

жидком

металле

вакуу!}1с:

1->*идкий

ме:.алл;

2_индуктор:

стаоилизирующе_е

устро'1ство;

]

кор-

пус

.реакционной

камсрь:;

5-трубп|а

для

о-бдува

образша;

подвод

водьт

стаоили-3ирующему

усгройству;

верхний

фланец

и ::рокла,::.ка;

-8

ке-

рам[|ческая

палочка

длл

п0да||!!

]!с_

хо.],ного

образца:

и3ложн||ца;

/с,

пирометрическая

тру6ка:

пово1;ог-

нь!и

столик;

12-налуск

во3,духа:

/3 -

труок-а

для

отбора

газа !|а

ана'!из;

фланец для

1окоподводов

.194

[ля

устранения

погре|пносте1],

свя3аннь1х'с методом

отбора

проб, взаимодействие

металла с корундом в ва_

кууме

и3учали методом

изотопного

уравнове1пивания.

€уть

метода

состоит в том,

что

реги,стрируют

и3менение

отно1шения

с16о/с18о в газовой

фазе

ре3ультате

рас-

г1ределения

и3отопов

кислорода ме)кду га30м,

х{идким

металлом

огнеупорньтми

материалами

реакциьнной

с'истемь|

по

реакции

А1у

о3+3[(1:2[А1]

+зсцоо.

|!реимушество

данного

метода

состоит

в том, что

изотопнь]й состав

смеси с'6о-с18о не зависит

от ад-

сорбции

га3а

на

конденсате' а

определяется

ли1пь вре-

менем

дости'(ения

изотопного

рав1{овесия.

|!ри

этом

регистрация

отно1пения

с1во|с18Ф не

3авис'ит от

полно_

ты

экстракции

ки,слорода

и3

;1!1012.т|"112

,в

газ'0вую

фазу.

|(роме того'

ввиду

бьгстрого

и3отопного обмена

кйсло-

рода

в га3овой

фазе

есть возмо)кность

непрерь|вно

конт-

ролировать

процесс.

0пь:тная

установка

(рис.

86)

состоит

и3 системь]

по-

лучения

хранения

изотопа

:8Ф,

реакт{ионной

системь1'

устройства

для

отбора

проб

газа

регистрации

его изо-

топного

отнот|ления.

|(ислород

получали

электроли3ом

тя>келой

водь],

очищали

от влаги

силикагелем

цеоли-

том.

(ислород

адсорбировалт1,

на

цеолите

при

-196.6.

.[!-есорбированньтй,

осуш_тенньтй

кислород

собирали

объеме

11,

а затетут

перепускали

колбу.

€остаЁ

кисло_

рода

в холодном

обппеннике

контролировали

масс-спек_

трометром.

!щф""

}1редварительно

дега3иро,вали

вакууме

10_3 |{а'в

течет:ие

4*5

при 1950"€.'Б'систему

напускали

кислород

18Ф

и нагревали

графит

при 1700"с.

5а

|5-20

мин

си'стеме

образовьтвалась

смесь,

обога-

ще'нная

€16Ф. |1олуътенную

сйесь

с16о_'с1во

перепуска-

ли в

систему

амцу4^с

це_олитом

17,

тде

она адсорби-

ровалась

при

-196"€.

1(а>кдая

и3

1пести

ампул

снабх<ена

вакуумнь1м

краном

и печью

сопротивления,

котору]о

мох{но

заменить

сосудом

[ьюара.

||лавку

вели

квар:{евой

водоохла)кдаемой

печи ,1.

€,истему

откачивали

лиффузионньтм" и

форвакуум-

нь|м насосами.

|1роцес'се

опь1та

пусй

о6о{ащеййой

смеси в

реа1(ционну-}о

печь

совмещали

с замером

дав-

лени-я

]4анометром

}1ак

,|[еода

,19

с нувствительно,сть1о

*9',1-[1а.

Ртутньтй

манометр

микроёкопной

пристав_

ко[[ 1&

слух(ил

для

3амера

конечного

давления

га3а.

Фтбор

проб газа

про]!зводили

вакуумнь1м

краном

нерез

обогреваемую

трубку

6.-в9

время

опь|та

прои3_

водили

контроль

отно111ения

с16о/с18о

интервалами

3ак.

664

195

1,5-2

мйн.

йзотопнбе

отношёнйе

рёгис*!йроБалй

масс_спектрометром.

!,од

опьтта мо}кно

представить

следующим

образом:

реакционную

кату1еру впускают

эталонный

газ

и3_

вестнь|м

соотно1шением

с16о/с18о

расплавляют

металл,

||роисходит

изотопнь|й

обмен

участием

кис-

лорода

атмосферьт'

металла

кислорода'

которь:й

Рис.

86.

}становка

для

исследования

взаимодействия

металла

тиглем

при

плавке

вакууме:

.'_кварцевая-

водоохла)кдаемая

печь;

2*подставка;

3_ипдуктор;

4_.ги-

гель;

5_!!]лиф

и3 нер)кавеющей

стали' 6_

призма; 7_пиромёЁр;

8_обогре_

ваемая-_металлическая

трубка

напуска

(к

масс-спектрометру);

9_вакуум::ьгй

кран1

_дат-чики

вакуумметра;

11_6аллон;.[2_цеолит

при

_196"с;

1,_

силикагель;

.!4

электролизер;

.|5

форвакуумньгй

насос; ,16

вь:морах<ива-

ющие лову|цхи1

система

ампул

цеолйтом;

ртутнь!й

ман6метр с

микроск_олной

приставкой

(тувствитсльностью

+0'1

па)] ]э

_маномстр

йак

'')!еоАа1

диффузионнь|й

насос

поступает

металл

и3

корундового тигля при в3аимо-

действии

металла

с тиглем.

||ри этом

эталонное отно-

1цение

со'6/со18

изменяется.

||о

этому

и3менению

мох{но

вь1числить

количество

кислорода' перешедшего

металл

из тигля.

Рассмотренньтй

метод

дает

доста-

точно точнь|е

ре3ультать1'

хотя

и является

сложнь1м.

более

прость1х

методах

и,сследования

после

опре-

деленной

вь]дерх{ки

металла

в тигле

под

вакуумом

196

определяли

и3мененйе содер}кания

алюм_иния'

цйрко-

н|1я

в металле

ре3ультате

его

в3аимодействия

с огне_

упорнь|ми

окислами

футеровки.

}т1о

е лш

ро

в анце

в ак!

мнь!х процёо с

,&!!оделцрование'обра3ования

пузьтрей

газа

шров,одят на )кидкостях'

вязкость

{к0торь1х

шрибли>кается к

вя3кости х<идкой

стали'

например

диффузионное

:м:асло,

!глицерин й

т. п.

т||рошессы

'о'бразования

воплывания

;п;}зы!ей'фиксир,уют

окоростными кин0камеРами'

поз_

воля|о|цими

оценить

с1кор'ость

роста

3ародь|1шей газовой

фазы,

на'

иболее

веро,ятнь]е ;места

образ'овани1я

пу3ь!рей газов'ой

фазь|.

;Расом,отри,м

!мет0Аик,у,

применяв'шуюся

,одной

из

последних

работ.

8 качестве )кидкости'

моделирующей

расплавленное

желе3о'

выбран

тетрадока}''

,обладающий

вязкостью'

,близкой

вя3кости

)к|{дкого

)1(елеза'

Ёт!{3кФй

упругостью

!пара.

1пента|1

имитировал

азот,

раствореяньтй

в х<еле3е. |(оэффициент

диффузии

пентана

1€традекане близок к шоэффициенту

диффузии

азота

я<елезе.

11ен-

тан

легко возгоняемая )кидкость с температурой

кипения

36ос.

Ёия<е

привеАены

основные

,фивинеокие параметры о1бравца

и мо-

дел1{:

.}1одель

1етрадекан

2о

0,772

0,023

'14сот:едования

вели

на

!плоокой модели

тигля

вакуумной

ин_

дукционн|ой

[|ечи' которая представл'ма

со,6ой

,стеклянный

парал-

лел0пипед

ра3{мерами

,250х,50х400

1м,м.

модель

устанавливали

под

вакуумный

к0ш1ак.

Боздух

откачивали. €хема

установки

представ-

лена

на

рис.

67.

Рис.

87.

6хема опьттной

установки для

моделирования

процессов

газовь1де.

ления

при вакуумной

индукционной

плавке:

1_баллон

не;

2-редуктор; 3-хроматограф;

4_про6ница;

5-мано_

метр;

6_двигатель;

7_до3атор;

8*термометр;

9_тахометр;

10_тер-

мостат;

,[/_натекатель; /2_расходомер:

13_

поду1]1ка

с не.

_ме:шал_

ка: 15_ вакуумная

камера;

,/6_вакуумньхй

насос:

-пористая

пробк!

197

(

дну

(моде0|и

мо)кно

,бьтло

,подводить

регламентировапной

скоростью

,газ

(аргон)

чере3

1калилляр

или;пористую

про6ку'

.(ля

имитации

элФ(тромагнитноло

пере'мешивания

металла

в тигле ин_

Аукционной печи в модели

установлень|

по

бока'м

емк0сти

две

че-

тырехлФ!астньте

мешалки'

радиу9

д{оторых

;пцдобран

равнь:м

глуби_

не !проникновения

то1ка

|прй

ра,боте

100зкг

индушционной

печи'.

профиль

{ме1палки

:представляют

со,бой

две

трапеции'

соединеннь1е

по

11]ир'0кому

!основанию.

3то

позволяет |пол}щать

!мета[т]ле

карти_

ну

двух|контурного

1т1еремешивания.,,\4.ешалки

приводили

в'о враще_

ни€

от

,двигатф|я постоянн,ог1о

тока

регулируе'мой

,окоростью

вра_

щения'

1ем,пературу

}кидкости

1модели

пол!тер>кивали

1постоянной.

(онтроль

расхода

га3а

для

1продув!ки

'устанавливали

,с

помош{ью

игольчатого

натекателя.

1(олияественнь:й

ана;циз

удаления

|пентана

и3

тетр.адекана

1п|роводили

1пом1ощью

газовой

.хромато;графии.

Ана-

литинесл{ая

часть

установки

состояла

и3 системь|

отбора

и во3вра_

щения

)кидк'4

,рФР',

_п_9о-бницц,

термостатированного

газопров6да

хроматографа

.г!&![-3}*1[.

Ёа

модели

мо!кно

со3давать

разлит-

нь!е

ре)кимь|

проду&ки

,метал0|а

и с

!по!мощью

.фото_

|и

|т(иносъем(ки

фикс].!ровать

картину

прохо)кдения

п'узь:рей

га3а через

ванну.

,[идр'9д9ц2,ццчеокое

шодобие

дви>кен,ий

металла

и^

моделирующей

)к!]дк-ости

011ределяли

из

щитериев

'Рейнольдса

для

о1браз1ца

моде_

ли'

Аз

равенства

критериёв

Рейнольдса

находили

окорость

дви)ке-

ния

л{идкости

!мод&/|и:

РмФм/м

РоФо/о

Рм

Ро

где

ро

!м

г!./|Ф1Ёо€ть

образца

)кидкости

модели;

&)9

{|у

скорость

дви)кен|-|я

)кидкости

образца

и м0дели;

тц |м_характе-

ристичеокая

длина

0бра3ца

м'одели

(пр]ини|мается

травной г!убине

проникновения

тока

.расплав

радиусу

мешалки)

Ро

Рм

Аи-

намичеокая

вя3кость

о1бра3ца

м'одели.

€:корость

двих(ечия

металла

в тигле

ваткуу,мной

индукционной

почи

равна

0,3 м/с.

€кор,9916

дви'{ения

)кидкости

в {модоли

для

со-

олюдения

равенства

критериев

Рейнольдса

составит

|,24

м|е, а

|окор.ость

вра1!цения

мещалок

|240 о6|мпн.

глАвА

у!

изучвнив

пРоцБссов восстАновлБния

Аиссоци^ции

окислов

Больтшинство

металлов

природе

находится

в виде

окислов.

|{утети

восстановления

окислов

получают

чисть|е

металль1

сплавь1.

Босстановитедями

могут

бьтть

твердь|е

и га3ообра3нь]е

вещества.

в общём

случае

реакция

восстановления

имеет

вид: йеФ+Б:

:А4е*БФ,

где в-во'сстановитель.

качестве

вос_

становителей

применяют

веш(ества,

обладающие

дан-

нь1х

условиях

боль1пим

сродством

к кислороду'

чем

восстанавливаемь|й

элемент.

198

.[ля разработки

эффективнь]х

методов

промь|тплен-

г{ого

получения

металлов

и3

окисленнь!х

руд

необходи-

мо

знание

физико-химических

равновеснь|х

и кинети_

ческих

характеристик

про11ессов

восстановления'

мЁтодь!

исслвдовАния

пРоц!ссов

восстАновлЁния

[\ля

определения

термодинамических

характеристик

восстановительнь|х

реакци}}

необходимо

создание

|4ли

достих{ение

равновеснь|х

состояний'

гетерогеннь1х

си-

стемах:

га3

твердая

или

)кидкая

фа3а

в системах

и3

ра3личнь|х

твердь1х.

фаз

дости)кении

равновесного

состояния

судят

по иэменению

давлен,ия

или

объема

газовой

фазь]'

по

и3менению

массь|

реагирующих

фа3,

по кривь]м

нагрева

охла)1(дения

т.

л.

Ёаибольгпее

распространение

при и3учении

восста_

новительнь|х

проце'ссов

получили

методь1

участием

га3овой

фазь:,

а именно

статический

динамический.

€татшческшй

мето0.

герметичной

установке

вьт_

дер)кивают

3аданнь1е

количества

вещества

га3овои

фазьт

при задаъ|нь|х

тештпературе

давлении.

9ерез

определен1{ь1е

промех{утки

времени

анали3ируют

про_

бьт газа. €остояние

равновесия

считают

достигнуть!м'

если

ре3ультать1

нескольких

по'следовательнь1х

анали'

зов

совпадают.

достоинствам

метода

простота аппаратурь|.

относится

сравнительная

Ёедо,статки свя3ань],

во-первь|х'

с малой скоростью

установления

равновесия

во всем объеме

газовой

фа-

3ь|. газовая

атмосфера

неподви>кна' поэтому'

несмотря

на

то

что

вбли3и поверхности

твердой

фазьт равновесие

устанавливается

бь1стро,

обновление атмосферьт

по-

верхности

путем

Аифф),зионного

переноса происходит

медленно.

3то

привоАит

неравномерности газовой

атмосферь] вблиз14

вдалР!

от

реакционной

поверхности

и к

нерепре3ентативному

анали3у

га3овь1х

проб.

Бо"цее 11]ирокое пр'именение получил статический

метод

с ис,следованием

равновесия

по и3мерению не

состава, а

давления

га3овой

фазьт.

1аким

методом

ис_

'следуют

реакции:

2Р1еФ:21у1е*Фэ)

А4е(Ф':ц961

*€Ф2;

Р1еФ*€:йе*€Ф'

!шна.шшнескшй

метоа.

этом методе над

поверхно-

стью твердого вещества

со3дается

поток га3а

с та'кой

скоРостью,'

чтобьт 3а

время

прохох{ден|{я

|1ад

твердой

199