химический каталог




Карбонильное железо

Автор В.Л.Волков, В.Г.Сыркин, И.С.Толмасский

ым количеством примесей углерода и азота обусловливают повышение электромагнитных свойств такого порошка по сравнению с другими марками карбонильного железа [14].

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА \\[ ПОРОШКОВОГО КАРБОНИЛЬНОГО

ЖЕЛЕЗА Глава

Под термической обработкой порошков карбонильного железа подразумевается процесс их нагрева в определенной газовой среде, главным образом в восстановительной. Такой обработке подвергаются только первичные порошки, полученные непосредственно в аппарате разложения пентакарбонила железа и содержащие, как указывалось выше, значительные примеси кислорода, углерода и азота. Термическая обработка порошков карбонильного железа всегда связана с течением соответствующих химических процессов, обусловливающих изменение состава порошка и его структуры. Целью такой обработки является повышение некоторых электромагнитных свойств материала (магнитной проницаемости) или его чистоты, а в отдельных случаях спекание порошкового железа в монолитный блок.

1 Анализ химических процессов

при термической обработке карбонильного железа

Как отмечалось в гл. V, основными примесями в первичном порошке карбонильного железа являются цементит FegC, нитрид Fe4N и магнетит Fe304, количество которых достигает суммарно 30 % от массы порошка (содержание углерода, азота и кислорода до 1 % каждого). Кроме того, порошковое карбонильное железо содержит некоторое количество адсорбированных газов (СО, СОг, NH3 и др.), из которых преобладающим является окись углерода.

Указанные примеси могут быть удалены из первичного порошка путем его термической обработки в восстанови-

133

тельной среде, которая обычно создается за счет водорода, применяемого при повышенных температурах. При обработке первичных порошков карбонильного железа протекают следующие реакции:

Fe304 + 4Н2 7=^ 3Fe + 4НгО; (VII-1)

Fe3C+2H2 ^=-t3Fe + CH4; (VII-2)

CH4^=tC + 2H2; (VII-3)

2Fe4N + 3H25==-8Fe+2NH3; (VII-4)

2NH3 j=±N2 + 3H2. (VII-5)

Как видно из диаграммы состояния Fe—Н2—Н20 (рис. 48), восстановление магнетита Fe304 до Fe может происходить только при температуре ниже 570 °С.

Зависимость константы равновесия реакции (VI1-1) от температуры, согласно [68], выражается уравнением

lgKp=-^-+4,66.

Изучению реакции восстановления цементита (VII-2) посвящено много работ. Диаграмма равновесия для реакции газовых смесей Н2 -+- СН4 с железом него карбидом [107] приведена на рис. 49. Из него следует, что при относительно низкой температуре (300—450 °С) равновесие реакции (VI1-2) сдвинуто вправо. Следует также отметить, что при более высоких температурах протекание реакции (VI1-2) осложняется наличием побочной реакции (VI1-3) разложения метана на углерод и водород, которая приводит к науглероживанию железа. Константа равновесия диссоциации метана, по данным Льюиса и Рендала [108], изменяется в зависимости от температуры согласно уравнению

№=__3566_ +

+ 3,321gr + 0,175-10-37 —

— 0,043-10-6 Т2—5,68.

Кривые равновесия для реакции (VI1-3) в зависи-

н2,%

80

60 ОО

го

А \ В ч

Те„ %

н2о,% О

МО go

wo

300 SOiy 700 300 WO /300 Температура, °0

Рис. 48. Диаграмма состояния Fe—Н2 — Н20. Точка а соответствует сосуществованию jpex фаз

134

мости от температуры и давления приведены на рис. 50. Как видно из рисунка, при относительно низкой температуре (300—400 °С) метан является достаточно стойким соединением.

<Ю0

+

1 f

t

80

SO

PO

20

Температура, °C

Гис. 49. Диаграмма равновесия для реакций газовых см?, эц Нг + СН4 с железом и его карбидом

§ го

МО 500 600 700 800 POP jOOl Температура, "с

TWO

50. Диаграмма равновесия для реакции CH, —> С + 2Не

135

На основании имеющихся данных, карбид железа Fe3C может быть удален из порошков карбонильного железа сравнительно легко. Практически взаимодействие его с водородом начинается уже при температуре около 250 °С. Значительно труднее удалить из карбонильного железа элементарный углерод, содержание которого в порошке иногда достигает 0,02—0,03%, так как он начинает реагировать с водородом с достаточной скоростью только при температуре выше 400 °С.

Нитрид железа Fe4N при температуре около 350 °С легко реагирует с водородом по реакции (VI1-4). Кроме того, при температурах около 400 °С он распадается на элементы [107].

Диссоциация аммиака по реакции (VI1-5) проходит полностью при температуре 400 °С [107]. В соответствии с известными положениями повышение содержания водорода в смеси Н2 + NH3 будет соответствовать сдвигу равновесия реакции (VI1-4) вправо и в то же время подавлять реакцию (VI1-5).

Таким образом, из приведенного анализа условий протекания реакций (V11-1) — (VI1-5) необходимо сделать вывод, что термическую обработку порошков карбонильного железа в атмосфере водорода целесообразно проводить при возможно более низких температурах (в интервале 300—400 °С) и значительном избытке водорода с непрерывным удалением продуктов реакции. Практически это достигается длительной обработкой порошков при указанных температурах в токе водорода, причем наиболее медленно здесь протекает реакция удаления углерода (VI1-2). Поэтому именно она лимитирует продолжительность процесса термообработки.

Комплекс физико-химических процессов, проходящих при взаимодействии водорода с порошком карбонильного железа, до настоящего времени полностью не изучен. Имеются лишь работы, посвященные исследованию системы водород — железо. Из этих исследований следует, что в данном случае имеют место процессы поверхностной и активированной адсорбции, диффузии, растворения и химического взаимодействия [109]. Возможно, порошки карбонильного железа, отличающиеся сильно развитой поверхностью, в условиях термообработки легко адсорбируют водород, что способствует ускорению протекания реакций (VII-1), (VII-2) и (VII-4).

136

Кроме процесса термической обработки в среде водорода, имеющиеся в порошке карбонильного железа примеси углерода и кислорода могут быть также удалены в результате взаимодействия их между собой п

страница 34
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

Скачать книгу "Карбонильное железо" (2.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
бухгалтерский учет курсы
гофры saab
MB234160
скачять приложение андроид моноколесо

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)