Механизмы неорганических реакций выплавки чугуна и стали | страница 11
Механизмы реакций выплавки стали
Сталь получают из чугуна снижением содержания углерода и удалением растворенных примесей марганца, кремния, серы, фосфора. Основной реакцией является окисление углерода [6,с.98] для получения стали из чугуна, в котором содержание углерода до 4%.
В отличии от доменных печей, в сталеплавильных агрегатах атмосфера окислительная.
Окислительная атмосфера создается продувки ванны со сталью кислородом.
__
Железо, являсь основным компонентом, окисляется до оксида FeO. Этот оксид затем вступает в химические реакуии окисления примесей, в результате которых железо вновь восстанавливается.
Fe + О>2 → 2FeО
2FeO + Si → SiO>2 + 2Fe
FeO + Mn → MnO + Fe
FeO + С → CO + Fe
Вместе с тем, окисление примесей может происходить кислородом напрямую:
С + О>2 → СО → СО>2
Si + О>2 → SiО>2
2Mn + О>2 → 2MnО
__
В химии углеводородов рассматриваются механизмы реакций на поверхности кристалла. Считается, что молекулы перед взаимодействием адсорбируются на поверхности металла и за счет связей с металлом, ослабляются связи в молекулах, после чего становится возможным реакция между двумя молекулами и десорбция продуктов с поверхности. Например, для таких процессов можно записать схему:
В механизмах реакций в кристаллах отличие состоит в том, что молекулы входят в состав кристаллической решетки и реакции происходят в слоях решетки.
Схему превращений кислорода можно записать в виде [35,с.39]:
Молекулы О>2 распадаются на два иона, которые перемещаются в вакансии решетки (в пустоты решетки) и образуют химическую связь с атомами железа. После химической адсорбции О>2 на поверхности, происходит перенос электрона из решетки на молекулу О>2. После этого молекула О>2 диссоциирует на ионы. Центр адсорбции перестраивается и кислород переходит в структуру решетки кристалла. Кислород может находиться кроме ионов в виде поверхностных окислов различного состава.
Перестройка поверхности решетки металла происходит под действием химической адсорбции или непосредственно из-за реакций окисления [35,с40].
Для кислорода можно предположить существование вид химической абсорбции:
Точные представления получаются квантово-механически расчетом для кластера. Затем происходит распад связи О-О и встраивание кислородного радикала в решетку.
Полинг в работе [35,с.179] указывает структуру кислорода в виде бирадикала с двумя неспаренными атомами:
Структура с двойной связью является ошибочной [35,с.179]:
Молекула кислорода имеет электронную конфигурацию:
