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 .. 65 66 67 68 69 70 < 71 > 72 73 74 75 76 77 .. 103 >> Следующая

Рост содержания восстановителя в рабочем теле, как и следует ожидать, приводит к росту содержания алюминия в сплаве при одинаковых температурах (см. рис. 6.4). Для температур 2300 и 2400 К содержание алюминия в сплаве в зависимости от его содержания в исходной шихте можно описать уравнениями А1(с) = -48,955 + 1,985А1(ш), А1(с^ =-44,436 +
+ 1,82 А1(ш) мас.%.
Литературные данные по алюминотермическому извлечению ниобия и получению феррониобиевых сплавов приведены в ряде работ [28-32]. Однако подробного термодинамического анализа процесса в литературе не обнаружено.
164
Al 6 uiuxmet мас. % Рис. 6.5
P и с. 6.3. Энергозатраты алюминотерми-ческого восстановления Nb2 O5
Qt- 1-4- для рабочих тел А, Б, В, Г с учетом образования совершенных конденсированных растворов; 5 — для рабочего тела А без учета образования растворов
Рис. 6.4. Содержание алюминия (мае. %) в Nb-Al растворе
1—4 — рабочие тела А, Б, В, Г
Рис. 6.5. Зависимость извлечения ниобия в металлический раствор от содержания алюминия в исходной шихте при 2300 (J) WO 2200 JOOO Ту К и 2400 К (2)
Рис. 6.4
В [32] на основании анализа AG0 (T) реакции (6.3) рассчитано, что при 2000—2300 К извлечение ниобия в металлическую фазу составляет 99,93—99,67%. По нашим расчетным данным, извлечение ниобия составляет в этих условиях 97,3-93,0% (рабочее тело Б).
Лабораторные опыты показали, что только при 15%-ном избытке алюминия против стехиометрии возможно извлечь до 98% ниобия в металлическую фазу [31]. Расчеты также подтверждают, что с ростом содержания алюминия в шихте извлечение ниобия становится более полным.
Взаимодействие пятиоксида ниобия с кремнием. В качестве возможных конденсированных фаз рассматривались NbSi2, Nb4Si, Nb5Si3; в газовую фазу включались NbO2, NbO, Nb, O3, O2, О, SiO2, SiO, Si, Si2, Ar. Металлический раствор предполагался состоящим из Nb и Si, а шлаковый из NbO, NbO2, Nb2O5, SiQ2-
Расчеты выполнены для следующих исходных составов (Nb2O5 + Si + Ar мае %):
А : 64,6575 + 25, 6208 + 9,7177; В : 55,2282 + 36,4717 + 8,3001; Б : 59,5737 + 31,4731 + 9,9532; Г :51,4736 + 40,7907 + 7,7357.
165
Соотношение молей пятиоксида ниобия и кремния в рабочем теле Б соответствует стехиометрии реакции
Nb2O5 (к) + 5Si(K) = 2Nb(K) + 5SiO(r). (6.5)
Для исходных составов А, В, Г количество кремния соответственно равно 0,75; 1,25; 1,5 от требуемого по реакции (6.5).
Основные результаты расчетов рассмотрим на примере рабочего тела Б.
В конденсированном состоянии возможно существование трех фаз: NbSi2 до 2300 К, шлака до 2900 К и металлического раствора выше 2200 К (рис. 6.6). Основное содержание последнего составляет ниобий. Выше 2800 К содержание кремния в сплаве приблизительно 0,5 мае. %.
В шлаке до 2300 К основную долю составляют SiO2 и NbO, выше -NbOnNbO2 (рис. 6.7).
В газовой фазе наиболее высокое парциальное давление во всем интервале температур имеют аргон и SiO. Ниобий присутствует в основном в виде паров NbO выше ~2700 К (см. рис. 6.6).
Химизм образования основных компонентов фаз можно представить реакциями:
2Nb2O5 (к) +3Si(K) =4NbO(K) + 3Si02(K), 1400-2300 K3 (6.6) 2NbO(к) +5Si(K) = 2NbSi2 (к) + SiO2 (к) . 1400-2300 К, (6.7) 2NbO(к) +NbSi2 (к) =3Nb(K) +2SiO(r)) . выше 2200 К. (6.8)
Распределение ниобия межу фазами иллюстрирует рис. 6.8. В качестве металлической составляющей системы брали совместно фазы NbSi2 и металлический раствор Nb-Si и определяли в них общее содержание ниобия. При 2300 К извлечение ниобия составляет 92%. С ростом температуры извлечение достигает максимального значения (^99%) при 2900 К и в последующем уменьшается за счет испарения ниобия.
Содержание ниобия в шлаке увеличивается до 2200 К, а затем резко уменьшается при 2200-2300 К до 6-7% и при нагревании до 2900 К весь ниобий из шлака восстанавливается по (6.8) и переходит в металлический раствор.
Заметное содержание ниобийсодержащих паров в системе наблюдается при температурах выше 2700—2800 К, т.е. после образования расплавленного металлического раствора. По диаграмме Nb-Si5 приведенной в [33], при ~0,5 мае. % кремния температура ликвидуса равна 2770 К.
По-видимому, целесообразно проводить реальный процесс при 2800— 3000 К, когда извлечение ниобия будет максимальным и отсутствует шлаковый раствор. В этом интервале температур энергозатраты составляют 4600-4690 кДж/кг (см. рис. 6.8).
Для определения зависимостей основных показателей процесса от содержания восстановителя L проведены расчеты с составами А, В, Г (недостаток и избыток кремния) (рис. 6.7—6.9).
С ростом L увеличивается содержание ниобия в металлической составляющей системы, состоящей из фаз NbSi2 и раствора Si в Nb. До ~2300 К в соответствии с [33] существует NbSi2, при более высоких температу-
166
ЛІ, мас. доля „
10'
2600 Tt А
Z г
Ч-
J 9#
1600
2600
то т, к
Рис. 6.6. Образование фаз при взаимодействии Nb2O5 с кремнием (рабочее тело Б) а — мольные доли конденсированных фаз: 1—3 — NbSi2, оксидный и металлический растворы; б — давления компонентов газовой фазы: 1—7 — SiO, Ar, Si, NbO, NbO2, О, Nb
Предыдущая << 1 .. 65 66 67 68 69 70 < 71 > 72 73 74 75 76 77 .. 103 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.