Qattiq fazalar orasidagi reaksiyalar. Shixta bilan qattiq yonilg’i orasidagi fazada shixtaning eng kichik zarralari reaksiyaga kirishadi. Bu jarayon asosan qattiq fazada sodir bo’ladi. Qattiq fazada faqat ekzotermik reaksiyalar boradi, ya’ni bunda doim issiqlik ajralib chiqadi. Bu reaksiyalarning yana bir jihati boshlang’ich reaksiya reagentlarning nisbati bilan boshqariladi. Qattiq reagent bilan CaO va SiO2 to’rt xil nisbatda olinadi, ya’ni 3:1; 2:2; 1:3; 2:1; va bu to’rt holatda ham birinchi mahsulot sifatida CaO.SiO2 olinadi.
Kontakt zonada CaO va SiO2 ning qattiq fazada 1000oC haroratda turli nisbatda reaksiyaga kirishish sxemasi 3- rasmda ko’rsatilgan.
3-rasm. 10000C qattiq qatlamda CaO va SiO2 ning kontakt zonada ta’sirlashuv sxemasi.
Juda ko’p soatlik reaksiya jarayonidan so’ng oxirida tarkibida boshlang’ich mahsuloti bo’lgan mahsulot hosil bo’ladi.
Birinchi mahsulot sifatida 2CaO.SiO2 olinadi. Qizdirilgandan so’ng 2CaO.SiO2–CaO qatlami hosil bo’ladi. Keyingi bosqichlarda 3CaO.SiO2, 2CaO.SiO2 – 3CaO.2SiO2 qatlamlar ketma-ketlikda hosil bo’lishadi. Eng kam hosil bo’ladigan qatlam CaO.SiO2 jarayonning oxirida hosil bo’ladi. To’rt soat davom etadigan reaksiyaning oxirgi mahsuloti CaO bilan SiO2 dir.
2-jadvalda qattiq aralashmalarning turli tarkiblari keltirilgan.
2-jadval
Qattiq fazadagi birlamchi mahsulotlarning reaksiyalari
Qattiq moddalarning reagentlari
|
Aralashmaning molekulyar nisbatlari
|
Reaksiyaning birlamchi mahsulotlari
|
CaO + SiO2
|
3:1; 2:1; 3:2; 1:1
|
2CaO.SiO2
|
MgO + SiO2
|
2:1; 1:1
|
2MgO.SiO2
|
CaO + Al2O3
|
3:1; 5:3; 1:1;
1: 2; 1:6
|
CaO.Al2O3
|
MgO + Al2O3
|
1:6; 1:1
|
MgO.Al2O3
|
Sodda kristall tuzilishga ega bo’lgan qattiq reagent doimo birinchi mahsulot hisoblanadi. Aglomeratsiya vaqtida shixta zonasida ular bir necha daqiqagina hosil bo’lishadi. Ikkinchi va qolgan mahsulotlarning tabiati o’zgarmay qolaveradi. Agar kristall tuzilishi murakkab bo’lsa, u holda bir necha mahsulot hosil bo’ladi.
Qattiq fazada boradigan reaksiyalarni yaxshiroq tushuntirish uchun 3 ta qattiq reagent A, B, C ning orasida otib boradigan reaksiyalarni ko’rib chiqamiz.
Taxminan, A va B mahsulot A va C mahsulotdan ko’p deb faraz qilamiz
A + B = AB
Qattiq fazada A moddasi B ga umuman teginmasligi mumkin deb qaraladi, lekin bunda o’z-o’zicha AC hosil bo’laveradi.
Lekin bir vaqtning o’zida A, C va B bir-biriga to’qnash ham kelaveradi. A va B ning bir-biriga to’g’ri kelishi natijasida AB mahsulot AC ga nisbatan ko’proq hosil bo’ladi.
4-rasm. Qattiq fazada moddalarning o’zaro ta’sirlashuvi.
Bu quyidagi jarayonning hosil bo’lishiga olib keladi:
a) flyuslangan shixta asosan gematit – Fe2O3 dan iborat qoldiq mahsulotlar qolishi; b) CaO bilan SiO2ning bir-biriga mos kelishi (ikki marta ko’proq); d) CaO bilan Fe2O3 ning mos kelishi.
Bu yerda shixtaning asosiy massasi Fe2O3, CaO bilan SiO2 ning massasi juda kam. Shuning uchun bu yerda ferrit kalsiy asosiy mahsulot hisoblanadi.
5-rasm. Aglomeratsion shixtadagi CaO-SiO2, CaO-Fe2O3 kontaktlarning soni
Qattiq fazaning asosiy xarakteristikalaridan biri uning haroratidir. Harorat ortishi bilan ferrit kalsiyning hosil bo’lishi ortadi.
Reaksiyaga kirishuvchi moddalar
|
Reaksiyaning qattiq mahsuloti
|
Mahsulot hosil bo’lish harorati
|
2CaO + SiO2
|
2CaO.SiO2
|
500
|
CaO + Fe2O3
|
CaO.Fe2O3
|
610
|
CO CO3 + Fe2O3
|
CaO.Fe2O3
|
590
|
Fe3O4 + SiO2
|
2 FeO.SiO2
|
970
|
Aglomeratsion shixtaning tarkibida umuman reaksiyada ishtirok etmaydigan moddalar bor. Masalan: gematit Fe2O3, kremnezyom SiO2, ferrit kalsiy. Neytral muhitda hattoki 1400oC haroratda magnetit donalari parchalanmay turaveradi. Shundan xulosa qilsa bo’ladiki, qattiq fazada flyuslangan shixtaning tarkibida albatta kalsiy ferrit bo’ladi. Bu yerda quyidagi reaksiya muhim rol o’ynaydi.
2Fe3O4 + 3SiO2 + 2CO = 3[2FeO.SiO2] + 2CO2
Bu yerda qattiq fazada fayalit hosil bo’ladi, u SiO2 bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Ikkita qattiq faza orasidagi reaksiya mexanizmi juda murakkab, reaksiya boshlanganda, ikkita faza o'rtasida parda hosil bo’ladi. Bu parda ionlarning diffuziyasi uchun xizmat qiladi. Agar ionlar shu parda orqali o’tsa, demak diffuziya yaxshi ketayotgan bo’ladi. 1000oC haroratda CaO bilan SiO2 ning 60% bir daqiqada reaksiyaga kirishadi. Harorat 1200oC bo’lsa, bir daqiqada 70% mahsulot hosil bo’ladi.
Vaqt, min
Ferrit kalsiy hosil bo’lishi, %
6-rasm. 11900C li CaO-FeO kukunlari aralashmasida (1:1, 2:1) hosil bo’ladigan kalsiy ferritning miqdori
Qattiq fazalar orasida boradigan aglomeratsiya reaksiyasini quyidagi rasmda ko’rsatish mumkin.
7-rasm. Qattiq fazada aglomeratsion shixtadagi moddalarning o’zaro ta’sirlashuv sxemasi
Flyuslangan shixtada eng ko’p CaO va Fe2O3 to’qnash keladi. Qattiq fazada eng tez ketadigan reaksiya ham shu hisoblanadi. Boshlang’ich haroratda CaO+SiO2; Fe3O4 + SiO2 reaksiyalari ketib turadi. Shu bilan bir qatorda ferrit kalsiyning ham hosil bo’lishi reaksiyasi to’xtamay davom etadi. Bu sxema tajribalar orqali isbotlangan. Qaytarilgan gematit-magnetit CaO bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Do'stlaringiz bilan baham: |