Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Семиколенков Н.П. "стрельба из танковых пулеметов " (Военное дело)
Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов - Синярев Г.Б.
Синярев Г.Б., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов . Под редакцией Щепкин А.А. — М.: Наука, 1982. — 267 c.
Скачать (прямая ссылка): primenenevm1982.djvu
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 103 >> Следующая

Соотношение компонентов в составе А выбрано на основании серии предварительных расчетов с переменным L, рабочее тело Б выбрано в соответствии с реакцией
3Nb2O5 (к) + ЮА1(к) = 6Nb(R) + 5Al2O3 (к), (6.3)
состав В — в соответствии с такой же реакцией, но при условии образования Nb3AL В рабочем теле Ґ обеспечен избыток Al в 1,5 раза по сравнению с Б. Задавали следующие составы растворов: оксидного (шлакового) - NbO, NbO25 Nb2O5, Al2O3; металлического — Nb, Al. Рассмотрим результаты расчетов на примере состава А. Образование основных компонентов фаз можно представить (рис. 6.1) реакцией (6.3) при 1400-3200 К и
Al2 03 (K) + 2Nb(K) = 2NbO(K)+ А120(г) (3000-3400 К). (6.4)
Как видно на рис. 6.2, наиболее высокое извлечение ниобия и переход его в металлический раствор (свыше 97%) имеет место при Т< 2300 К. По мере роста температуры от 2300 до 3200 К извлечение ниобия уменьшается до нуля. Соответственно увеличивается его содержание в шлаке и при 3200 К достигает максимальной величины (96%). Дальнейшее нагревание приводит к снижению содержания ниобия в шлаке до нуля при ~3800 К. Выше этой температуры весь ниобий находится" в газовой фазе.
С практической точки зрения целесообразно проводить процесс при температурах, когда переход ниобия в металлический раствор будет высоким.
162
Таблица 6.1
Состав рабочего тела, мае. %
Компонент А E В Г
Nb2O5 65,3193 72,0225 68,6755 60,2721
Al 24,8641 24,3695 27,8843 36,7085
Ar 9,80166 3,608 3,4404 3,0194
В то же время для отделения металла от шлака желательно, чтобы послед-кий находился в жидком, расплавленном состоянии. Поскольку основным компонентом шлака при высокой степени извлечения ниобия будет Al2O3, то, по-видимому, процесс нужно проводить при температуре выше TVi(Al2O3) (2330 К [27]). При 2350-2400 К теоретический переход ниобия в конденсированную фазу составляет 96,5—95,5%. Остальной ниобий находится в шлаке.
Анализ энергозатрат (рис. 6.3, І) показывает, что до 2500 К теоретически нет необходимости подводить к системе энергию. Реакция (6.1) высо-коэкзотермична, и, по [28], ее тепловой эффект составляв! 2650 кДж/кг (или 2480 кДж/кг шихты).
На кривой QT(T) отчетливо видны переломы (изгибы). Изменения хода кривой при 2300-2400 и 2700-2800 К, по-видимому, связаны с плавлением шлака и металлического раствора. Увеличение Q7 при 3200 и 3600— 3800 K9 вероятно, вызвано переходами в газовую фазу обоих конденсированных растворов. Для выбранного в качестве оптимального интервала 2350-2400 К выделяется 480-167 кДж/кг рабочего тела А.
На рис. 6.4 приведена температурная зависимость массового содержания алюминия в Nb-Al сплаве (i). С ростом температуры до 1700 К содержание алюминия увеличивается до 5,75 мае. %, при 1700—2200 К остается почти постоянной величиной и затем уменьшается до ~1 ,2 мае. % при 3200 К,
При температуре 1700 К в системе возможно существование фазы I4IbAl3. Снижение содержания алюминия в сплаве при т> 2500 К объясняется преимущественным испарением Al. При 2350-2400 К содержание алю-мигкя в сплаве 5—5,5 мае. % (для состава А).
Таки і образом, из рассмотренного примера видно, что подробный термодинамический расчет позволяет определить условия получения, энергоемкость и содержание компонентов в Nb-Al сплаве.
Расчеты с составами Б, В, Г выполнены для определения зависимости основных показателей процесса от концентрации восстановителя L. С ростом L в металлический раствор извлекается все большее количество ниобия (рис. 6.5). Например, при изменении L от 24,4 (состав Б) до 36,7 (состав Г) извлечение ниобия увеличивается при 2600 К от 86 до 97%, при 2^00 К — от 92 до 98%. Основной прирост извлечения ниобия в металлическую фазу наблюдается при увеличении содержания алюминия в шихте до -30 мае. %.
Анализ энергозатрат (см. рис. 6. 3) приводит к заключению, что при одинаковых температурах с ростом L энергозатраты возрастают. Например,
163
N,
1,0 O? 0,6
OM
0,2
to'1
to-*
мол.
доля
CL
J ----
1 >
г <
I—?.
6
2/
7/
1800
2600
J?00 І К
1800
2600
то rt л
Рис. 6.1. ВзаимодействиеNb2О5 с алюминием (рабочее тело А)
а — металлический (7) и оксидный (2) растворы; модельные доли Nb (3) и Al (4) в растворе; б — состав оксидного раствора: 1 — Al2O3; 2- NbO;3 - NbO2; 4- Nb2O5; в -давление компонентов газовой фазы: 1 - А12;2 - Al2O; 3 - AlO; 4 - NbO; 5 - NbO2 ; 6 - Ar; 7 - О; 8 - O2
Рис. 6.2. ВзаимодействиеNb2O5 с алюминием
Распределение ниобия между фазами металлического раствора 1, оксидного раствора 2 и газа 3; 1—4 — исходные рабочие тела А, Б, В, Г
при нагреве составов Б и В до 2300—2400 К происходит выделение тепла 1000-370 и 850-230 кДж/кг соответственно, а для рабочего тела Г при 2300 К выделяется 430 кДж/кг, при 2400 К требуется дополнительно ввести 210 кДж/кг. По-видимому, тепловой эффект реакции (6.3) приблизительно одинаков для всех рабочих тел. Алюминий, введенный сверх сте-хиометрического соотношения, требует затрат энергии на возгонку, испарение, образование растворов с ниобием, и последующее испарение из раствора в газовую фазу.
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 103 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.