Фазовые равновесия в системе железо-медь-кислород

• Автор: Катков, Александр Эдуардович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 .ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 .Химические соединения в системе Бе - Си - О
1.2.Система Си-Бе
1.3.СистемаРе
1.4.Система Си-О
1.5.Система ре - Си - О
1.6. Метод электродвижущих сил
2 .МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 .Приготовление образцов и электродов сравнения
2.2.Химический анализ
2.3.Экспериментальная установка (высокотемпературная
гальваническая ячейка)
2.4.Процедура опытов
3.ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1.Условия существования вюститных растворов
3.1.1 .Экспериментальное исследование веществ системы Бе - Рез04 - Си 62 методом ЭДС с твердым кислородпроводящим электролитом
3.1.2. Результаты рентгенофазных исследований и растровой 87 электронной микроскопии веществ системы Ре-Рез04-Си
3.1.3. Условия существования гомогенного раствора монооксида 91 меди в вюстите (медьзамещенного вюстита)
3.1.4. Моновариантное равновесие вюститный раствор - твердый 101 шпинельный раствор - раствор железа в меди
3.1.5. Моновариантное равновесие: вюститный раствор - раствор 103 меди в железе - раствор железа в меди
3.1 .б.Равновесие вюститного раствора с твердым шпинельным 105 раствором Без04-СиБе204

3.1.7. Равновесие вюститного раствора с раствором железа в меди
3.1.8. Равновесие вюститного раствора с раствором меди в железе
3.2. Применение теории ионных растворов для описания
термодинамических свойств вюститного раствора
3.2.1. Общие положения теории ионных субрегулярных растворов 112 Кожеурова
3.2.2. Зависимость равновесного давления кислорода от состава 117 трехкомпонентного раствора на основе вюстита
3.2.3. Зависимость давления кислорода от состава медьзамещенного 118 вюстита
3.2.4. Активность БеО в медьзамещенном вюстите
3.2.4. Активность Си20 в медьзамещенном вюстите
3.3. Активность меди и железа в системе Ре - Си
3.3.1. Методика эксперимента и опытные данные
3.4. Условия существования шпинельного раствора системы Ре - Си - О
3.4.1. Равновесие твердого шпинельного раствора Ре3С>4 — СиРе204 с 131 медью
3.4.2. Равновесие твердого шпинельного раствора Ре304-СиРе204 139 с делафосситом и гематитом
3.4.3. Определение активности компонентов твердого шпинельного 151 раствора Ре304 - СиРе204 при температуре 1273К
3.5. Диаграмма состояния системы Ре - Си - О
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение
Медьсодержащие соединения, включая оксиды, представляют исключительный интерес для практики. По этой причине диаграмма состояния системы Бе - Си - О давно привлекает разных специалистов. Она дает информацию об условиях существования медьсодержащих минералообразующих веществ и искусственных соединений с разнообразными физическими и физикохимическими свойствами.
Оксидные соединения системы Бе - Си - О образуются в процессе пиро-металлургического производства цветных металлов из высокожелезистого сырья. В ряде случаев они осложняют технологию процесса, являются источником химических потерь извлекаемого металла. Нежелательно, например, образование феррита меди и его растворов. Поэтому для металлургии цветных металлов особо интересны исследования условий образования растворов Ре304 -Сире204.
В настоящее время накоплено большое количество техногенного сырья с высоким содержанием железа. Использование его для производства стали сдерживается, в основном, наличием в нем меди. Медь в стали обычно вредная примесь. Она ограниченно растворяется в стали и ухудшает ее прочностные свойства при высокотемпературной обработке. Удаление меди в процессе выплавки стали задача сложная и до конца не решенная. Поэтому для переработки техногенного сырья, а также для включения в передел железных концентратов с высоким содержанием меди необходима предварительная очистка сырья от меди. Использование для этих целей пирометаллургических методов требует детального исследования фазовых соотношений и равновесий, прежде всего, в системе Ье — Си — О.
Медь используется и как легирующая добавка к стали. Например, она способствует прокаливаемости и упрочнению при старении конструкционных, литых и коррозионностойких сталей. Расширение сортамента таких сплавов

Таблица
Фазовые равновесия в системе Ре - Си - О [35]
Конденсированные фазы Т,К Равновесное давление кислорода Ро2 (атм.)
1 СиО - СиРе->04 (тв.шп.р-р.) 1173 >
1250 >
2 СиРе204 (тв.шп.р-р.) - СиРеОз - СиО 1173
1216
1250
3 СиРе02 1173 <
1250 <
4 Си20 - СиРе02 - СиО 1173 аналогично СиО +Си20
1250
5 СиРе204(тв.шп.р-р.) - СиРе02 1173 -3.00 ч
1250 -2.77 -г
6 СиРе204(тв.щп.р-р) 1173 >
1216 >
1250 >
7 СиРе204 - Ре2Оз 1173 >
1250 >
8 СиРе204(тв.шп.р-р)-СиРе02-Ре2Оз 1173
1250
9 СиРе02 - Ре203 1173 <
1250 <
Давление кислорода, при котором в равновесии находится шпинельный раствор, Сцре02 и Си, может быть рассчитано по формуле [35]:
1п Р1 (атм.у= - (11559/Т)+8,3734. (31)
При температуре 730°С фазовая диаграмма системы Ре - Си - О была построена авторами работы [36] по данным рентгеноструктурного анализа и результатам исследования взаимодействия смеси СО - С02 с веществами, содержащими оксиды систем Ре2Оз - СиО - Си20 - Рез04 и Ре304 - Си20 - Си - Ре.