Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

основы меаллургических процессов

.pdf
Скачиваний:
132
Добавлен:
13.03.2015
Размер:
5.61 Mб
Скачать

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теория металлургических процессов: Учебник для вузов. / Д.И. Рыжонков, П.П. Арсентьев, В.В. Яковлев и др. – М.: Металлургия, 1989. – 392 с.

2.Григорян В.А., Белянчиков Л.П., Стомахин А.Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. – М.: Металлургия,

1974. – 254 с.

3.Деверо О.Ф. Проблемы металлургической термодинамики. – М.: Металлургия 1986. – 424 с.

4.Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. В 2-х ч. – М.: Металлургиздат, 1962 – 1966.

5.Куликов И.С. Термодинамика оксидов. – М.: Металлургия, 1986. – 341 с.

6.Попель С.И., Сотников А.И., Бороненков В.Н. Теория металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1986. – 426 с.

7.Дембовский В. Плазменная металлургия. – М.: Металлургия, 1981. – 280 с.

8.Емельянов В.С, Евстюхин А.И., Шулов В.А. Теория процессов получения чистых металлов, сплавов и интерметаллидов. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 143 с.

9.Карапетьянц М.X. Химическая термодинамика. – М.: Наука, 1979. – 450 с.

10.Кондратьев В. Н., Никитин Е. Е. Химические процессы в газах. – М.:

Наука, 1981. – 262 с.

11.Куликов И.С. Раскисление металлов. – М.: Металлургия, 1975. – 503 с.

12.Филиппов С.И. Теория металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1967. – 279 с.

13.Ванюков А.В., Зайцев В.Я. Теория пирометаллургических процессов. – М.: Металлургия, 1973. – 504 с.

14.Куликов И.С., Ростовцев С.Т., Григорьев Э.Н. Физико-химические основы процессов восстановления. – М.: Наука, 1978. – 136 с.

15.Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. – М.: Химия, 1978. – 357 с.

16.Третьяков Ю.Д., Лепис X. Химия и технология твердофазных материалов. – М.: МГУ, 1985. – 249 с.

17.Богданди Л.Ф., Энгель Г.Ю. Восстановление железных руд. – М.: Металлургия, 1971. – 320 с.

18.Бондаренко Б.И., Святенко A.M. Восстановление железа в пульсирующем режиме. – Киев.: Наукова думка, 1983. – 150 с.

19.Карабасов Ю.С, Чижикова В.Т. Физико-химия восстановления

291

железа из оксидов. – М.: Металлургия, 1986. – 200 с.

20.Теория и практика прямого получения железа. – М.: Наука, 1986. – 272 с,

21.Ванюков А.В., Исакова Р.А., Быстров В.П. Термическая диссоциация сульфидов металлов. – Алма-Ата: Наука, 1978. – 272 с.

22.Пашинкин А.С, Спивак М.М., Малкова А.С. Применение диаграмм парциальных давлений в металлургии. – М.: Металлургия, 1984. – 159 с.

23.Арсентьев П.П., Коледов Л.А. Металлические расплавы и их свойства. – М.: Металлургия, 1976. – 375 с.

24.«Атлас шлаков». – М.: Металлургия, 1985. – 208 с.

25.Белащенко Д.К. Структура жидких и аморфных металлов. – М.: Металлургия, 1985. – 192 с.

26.Ватолин Н.А., Пастухов Э.А. Дифракционные исследования строения высокотемпературных расплавов. – М.: Наука, 1980. –

189 с.

27.Скрышевский А.Ф. Структурный анализ жидкостей и аморфных тел.

М.: Высшая школа, 1980. – 328 с.

28.Туркдоган Е.Т. Физическая химия высокотемпературных процессов.

М.: Металлургия, 1985. – 344 с.

29.Физическая химия силикатов. / Под ред. А.А. Пащенко – М.: Высшая школа. 1986. – 368 с.

30.Берд Р., Стьюарт В., Лайфут Е. Явления переноса. – М.: Химия,

1974. – 686 с.

31.Взаимодействие расплавленного металла с газом и шлаком. / Под ред. С.И. Попеля – Свердловск. УПИ им. С. М. Кирова, 1975. – 179с.

32.Включения и газы в сталях. / В.И.Явойский, С.А. Близнюков, А.Ф. Вишкарев и др. – М.: Металлургия, 1979. – 272 с.

33.Еланский Г.Н., Кудрин В.А. Строение и свойства жидкого металла – технология – качество. – М.: Металлургия, 1984. – 238 с.

34.Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. – М.: Металлургия, 1976. – 500 с.

35.Линчевский Б.В. Термодинамика и кинетика взаимодействия газов с жидкими металлами. – М.: Металлургия, 1986. – 220 с.

36.Розовский А.Я. Гетерогенные химические реакции. Кинетика и макрокинетика. – М.: Наука, 1980. – 250 с.

37.Физико-химические основы процессов производства стали. / Под ред. Н.В.Агеева – М.: Наука, 1979. – 284 с.

38.Беляев А. И. Физико-химические основы очистки металлов и полупроводниковых материалов – М.: Металлургия, 1973. – 222 с.

292

39.Вигдорович В.Н., Вольпин А.Е., Курдюмов Г.М. Направленная кристаллизация и физико-химический анализ. – М.: Химия, 1976. – 199 с.

40.Пфанн В.Г. Зонная плавка. Пер. с англ. – М.: Мир, 1970. – 366 с.

41.Шефер Г. Химические транспортные реакции. Пер. с нем. – М.:

Мир, 1964. – 192 с.

293

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение ...…………………………………………………………...

3

Условные обозначения ..……………………………………………

7

Глава 1. Основы теории горения топлива ………………………

8

1.1.Термодинамика реакции горения газов …………………... 8

1.2.Тепловые эффекты …………………………………………. 9

1.3. Изобарный и химический потенциалы …………………… 10

1.4.Константа химического равновесия и уравнение

изотермы химической реакции …………………………………

11

1.5. Стандартное изменение изобарного потенциала …………

12

1.6.Смещение равновесия и правила фаз ……………………... 14

1.7.Горение окиси углерода ……………………………………. 15

1.8.Направление процесса и константа равновесия ………….. 17

1.9.Нормальное сродство ………………………………………. 18

1.10.Горение водорода …………………………………………. 20

1.11.Реакция водяного газа …………………………………….. 22

1.12.Термодинамика реакции горения с участием твердого углерода ………………………………………………………….. 24

1.13.Равновесный состав газа и направление протекания процесса ………………………………………………………….. 25

1.14.Реакции не полного и полного горения углерода ………. 28

Глава 2. Кинетика реакций ……………………………………… 31

2.1.Основы химической кинетики …………………………….. 31

2.2.Воспламенение газовой смеси. Теория теплового воспламенения Семенова ……………………………………….. 32

2.3.Цепные реакции …………………………………………….. 35

2.4.Механизм горения водорода ………………………………. 38

2.5.Особенности горения угарного газа ………………………. 40

2.6. Кинетика и механизм горения твердого углерода ………..

41

2.7. Особенности кинетики гетерогенных процессов …………

42

2.8. Особенности процессов в кинетических и диффузных

 

областях …………………………………………………………..

43

2.9. Воспламенение и тушение угля ……………………………

45

2.10. Строение и свойства твердого углерода …………………

48

2.11. Взаимодействие углерода с кислородом …………………

54

2.12. Механизм первичного реагирования ……………………..

54

2.13. Горение углерода в слое и доменной печи ………………

55

Глава 3. Теория диссоциации и прочности карбонатов ………….

57

3.1. Термодинамика образования и диссоциации карбонатов ..

57

3.2. Упругость диссоциации различных карбонатов ………..

60

294

3.3. Кинетика и механизм процессов диссоциации и

 

образования карбонатов …………………………………………

62

3.4.Влияние различных факторов на скорость процесса …….. 65

3.5.Закономерности образования нового кристаллического вещества на твердой поверхности ……………………………... 65

3.6Механизмы реакции разложения карбоната кальция …….. 66

Глава 4. Образование и диссоциация химических соединений .

69

4.1. Термодинамический анализ процессов образования и

 

диссоциации соединений в гетерогенных системах …………..

69

4.2. Газообразная диссоциация ……………………………….

73

4.3. Конденсатная диссоциация ………………………………

76

Глава 5. Окисление и диссоциация металлов …………………..

88

5.1. Окисление металлов ………………………………………

88

5.2. Формально-кинетические закономерности ……………..

90

5.2.1. Зависимость толщины слоя окалины от времени

 

взаимодействия металла с кислородом ………………………...

90

5.2.2. Влияние температуры …………………………………..

92

5.2.3. Влияние химического потенциала реагентов …………

94

5.3. Структура окалины ……………………………………….

96

5.4. Механизм окисления железа ……………………………..

99

5.4.1. Диффузия кислорода и железа …………………………

99

5.4.2 Формирование первичной пленки ………………………..

100

5.5. Ионно-электронная теория окисления …………………..

102

5.6. Термодинамика диссоциации окислов …………………..

105

Глава 6. Восстановительные процессы …………………………

109

6.1. Термодинамические основы процессов восстановления

109

6.2. Восстановление газообразными восстановителями ……

109

6.3. Восстановление твердым углеродом …………………….

114

6.4. Металлотермическое восстановление …………………...

119

6.5. Кинетические особенности восстановления газом-

 

восстановителем и твердым углеродом ………………………..

122

Глава 7. Закономерности науглероживания металлов …………

133

7.1. Науглероживание железа оксидом углерода ……………

133

7.2. Науглероживание железа метаном ………………………

138

Глава 8. Металлургические расплавы …………………………..

140

8.1. Общая характеристика металлургических расплавов ….

140

8.2. Строение жидких металлов ………………………………

141

8.3. Дифракционный анализ структуры жидких металлов и их

 

сплавов ……………………………………………………………

143

8.4. Вязкость жидких металлов ……………………………….

147

8.5. Плотность жидких металлов ……………………………..

150

295

8.6. Поверхностное натяжение жидких металлов …………...

151

8.7. Электрическое сопротивление жидких металлов ………

152

8.8. Ионные расплавы (шлаки) ………………………………….

154

8.9. Химический и минералогический состав шлаков ………

155

8.10. Диаграммы состояния шлаковых систем ………………

157

8.11. Строение шлаков ………………………………………...

162

8.12. Физико-химические свойства шлаков ………………….

163

Глава 9. Процесс обезуглероживания стали ……………………

171

9.1. Схема процесса окисления углерода …………………….

171

9.2. Переход кислорода из газа в шлак …………………………

173

9.2.1. Равновесие в чисто железистых шлаках ………………

173

9.2.2. Влияние основности шлака …………………………….

174

9.2.3. Кинетика перехода кислорода из газа в шлак ………...

175

9.3. Переход кислорода из шлака в металл …………………..

176

9.3.1. Равновесия с чисто железистыми шлаками …………...

176

9.3.2. Влияние окиси кальция и кремнезема …………………

177

9.4. Диффузия кислорода внутри шлака ……………………..

178

9.5. Зарождение газовых пузырьков CO в металлической

 

ванне ……………………………………………………………...

180

9.6. Равновесие пузырька окиси углерода с металлом ……...

182

9.7. Условия возникновения пузырьков в жидкой стали ……

184

9.8. Влияние поверхности твердого тела на зарождение

 

пузырьков ………………………………………………………...

187

9.8.1. Причины влияния ……………………………………….

187

9.8.2. Влияние шероховатости ………………………………..

191

9.8.3. Поры, смачиваемые жидким металлом ………………..

192

9.8.4. Поры, не смачиваемые жидким металлом …………….

193

9.9. Всплывание пузырьков …………………………………...

195

Глава 10. Основы ликвационных и кристаллизационных

 

методов рафинирования …………………………………………..

196

10.1. Общая характеристика ликвационных явлений …………

196

10.2.Укрупнение новой фазы ………………………………….. 197

10.3.Скорость разделения фаз …………………………………. 202

10.4.Разновидности процессов ликвационного рафинирования ………………………………………………….. 206

10.5.Сущность кристаллизационных методов очистки металлов и полупроводниковых материалов ………………….. 210

10.6.Равновесный и эффективный коэффициент

распределения …………………………………………………… 212

296

10.7.Распределение примесей по длине слитка при нормальной направленной кристаллизации и вытягивании из расплава ………………………………………………………….. 218

10.8.Распределение примесей по длине слитка при зонной плавке ……………………………………………………………. 222

10.9. Зонное выравнивание и легирование …………………..

229

Глава 11. Теоретические основы процессов испарения, возгонки

 

и конденсации ………………………………………………………

231

11.1.Общая характеристика процессов испарения, возгонки и конденсации в металлургии ……………………………………. 231

11.2.Термодинамика процессов испарения и возгонки чистых металлов …………………………………………………………. 232

11.3.Термодинамика процесса испарения в двухкомпонентных системах …………………………………... 233

11.4. Термодинамика конденсации паров ……………………

241

11.5. Механизм и кинетика процессов испарения и

 

конденсации ……………………………………………………...

243

11.6. Основы процессов дистилляции и сублимации ……….

247

Глава 12. Теоретические основы взаимодействия сульфидов с

 

газами, металлами и оксидами …………………………………….

252

12.1.Общая характеристика процессов взаимодействия сульфидов с газами, металлами и оксидами …………………... 252

12.2.Взаимодействие твердых и газообразных фаз в системе

Me–S–О …………………………………………………………... 253

12.3.Термодинамические условия образования и

термической диссоциации сульфатов …………………………

263

12.4. Взаимодействие в системах Me–Me'–S ………………...

266

12.5. Взаимодействие в системе Me–S–O при высоких

 

температурах ……………………………………………………..

271

12.6. Взаимодействие в системе Me–Me'–S–O ………………

275

12.7. Механизм и кинетика взаимодействия в системе Me–S–

 

О при наличии твердых фаз …………………………………….

278

12.8. Особенности механизма и кинетики взаимодействия в

 

системе Me–S–O при наличии жидких фаз ……………………

285

Список литературы …………………………………………………

291

297

РОДЗЕВИЧ Александр Павлович

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Учебное пособие

Научный редактор

 

кандидат технических наук,

 

доцент

А.А. Сапрыкин

Редакторы:

Т.В. Казанцева,

 

Л.А. Холопова

Компьютерная вѐрстка

А.П. Родзевич

Подписано к печати 17.11.2009. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка».

Печать XEROX. Усл.печ.л. 17,32. Уч.-изд.л. 15,68. Заказ 1092 Тираж 100 экз.

Томский политехнический университет

Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована

NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2008

. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru

2

3