📄Работа №203446
Тема: Термодинамический анализ восстановления оксида хрома
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Материаловедение
Объем:
23 листов
Год:
2019
Просмотров:
52
4230
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1. Литературный обзор 10
2. Термодинамический анализ восстановления оксида хрома 14
2.1. Анализ равновесий в системе Сг2ОЗ — Ст — СО — СО2 — С 14
2.2. Построение номограммы для газовой смеси СО — СО2 — 02 17
2.3. Термодинамический анализ восстановления оксида хрома 19
в системах Сг2ОЗ — Ст — С — Н2 — Н20 — СО — С02 19
Выводы 27
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 29
ВВЕДЕНИЕ 9
1. Литературный обзор 10
2. Термодинамический анализ восстановления оксида хрома 14
2.1. Анализ равновесий в системе Сг2ОЗ — Ст — СО — СО2 — С 14
2.2. Построение номограммы для газовой смеси СО — СО2 — 02 17
2.3. Термодинамический анализ восстановления оксида хрома 19
в системах Сг2ОЗ — Ст — С — Н2 — Н20 — СО — С02 19
Выводы 27
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 29
📖 Аннотация
В данной работе выполнен термодинамический анализ процессов восстановления оксида хрома (Cr₂O₃) с использованием различных восстановительных сред. Исследование актуально в связи с широким применением хрома и его оксида в металлургии для производства ферросплавов и нержавеющих сталей, а также в химической промышленности и производстве абразивных материалов, что требует оптимизации энергоемких технологий получения металлического хрома. Основные результаты заключаются в расчете термодинамически возможных условий восстановления. Установлено, что в системе CO–CO₂ процесс становится осуществимым при температурах выше 1505 К и крайне высокой концентрации CO (x_CO ≥ 0,999505). В системе H₂–H₂O восстановление возможно в широком температурном диапазоне при соблюдении определенных соотношений парциальных давлений газов. Присутствие углерода существенно меняет условия процесса, формируя сложную систему Cr₂O₃–Cr–C–H₂–H₂O–CO–CO₂; показано, что с понижением температуры необходима более высокая концентрация водорода в газовой фазе. Научная значимость работы заключается в развитии теоретических основ металлургических процессов на основе построения номограмм равновесий, а практическая – в определении конкретных параметров (температура, состав газовой среды) для организации эффективного промышленного восстановления, например, путем использования генераторного газа, получаемого газификацией углерода водяным паром. Теоретической базе исследования способствовали работы С.Т. Ростовцева по основам металлургических процессов, исследования Б.И. Бондаренко по восстановлению оксидов в сложных газовых системах, а также труды В.П. Чернобровина и Г.Г. Михайлова, посвященные производству феррохрома и термодинамике металлургических процессов.
📖 Введение
Оксид хрома Cr2O3 — твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета. Нерас-творим в воде, температура плавления 2435 °C, плотность 5,21г/см3. Оксид хрома широко используется:
- производство нержавеющих и качественных сталей.
- компонент магнезиальных огнеупоров;
- пигмент для зелёной краски;
- компонент полировальных паст, так как по твердости оксид хрома близок к ко-рунду;
- катализатор органических реакций;
- компонент шихты для получения шпинелей и искусственных драгоценных камней;
- компонент термитных смесей при организации реакций самораспространяюще- гося высокотемпературного синтеза (СВС);
В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом вод-ных растворов хлорида хрома. В металлургии, где расход хрома для легирования сталей очень велик, хром получается восстановлением, чаще всего при производ-стве феррохрома. Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси оксидов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь. Производство феррохрома в России в зависи-мости от экономической конъюнктуры колебалось от 520-564 тыс.т./год в 2005- 2008гг, до 280 тыс.т./год в 2016г [1].
Хром черезвычайно технически важный металл. При переработке хромовых руд получают феррохром разных марок, используемый при производстве каче-ственных сталей. Чистый оксид хрома используется для получения абразивного зерна (хромистый и хромотитанистый электрокорунды),для изготовления щлифо- вальных паст. Чистый хром используется при производстве жаростойких нихромо-вых сплавов, для производства карбида Сг3С2(высокотемпературная, антикоррози-онная защита деталей машин и механизмов, металлокерамические твердые сплавы, кислотоупорные материалы). Хром используется для декоративного покрытия и для защиты от атмосферной коррозии. Производство металлического хрома в Рос-сии составляет 15-17 тыс.т./год [1].
Г азовосстановительные процессы составляют основу промышленных техно-логий по переработке [1-3] горнохимического сырья для получения чистых метал-лов и их сплавов. Решение практических задач связано в настоящее время с прове-дением соответствующих теоретических и прикладных исследований по разра-ботке эффективных и малозатратных восстановительных технологий.
В настоящей работе выполнен термодинамический анализ восстановления оксида хрома. Результаты представлены величинами параметров состояния следу-ющих равновесных систем:
«Сг2О3 - Сг - H2 - H2O», «Сг2О3 - Сг - CO - CO2 »,
«СГ2О3 — Сг — С — СО — СО2 », «Сг2О3 — Сг — С — H2 — H2O — СО — СО2 ».
- производство нержавеющих и качественных сталей.
- компонент магнезиальных огнеупоров;
- пигмент для зелёной краски;
- компонент полировальных паст, так как по твердости оксид хрома близок к ко-рунду;
- катализатор органических реакций;
- компонент шихты для получения шпинелей и искусственных драгоценных камней;
- компонент термитных смесей при организации реакций самораспространяюще- гося высокотемпературного синтеза (СВС);
В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом вод-ных растворов хлорида хрома. В металлургии, где расход хрома для легирования сталей очень велик, хром получается восстановлением, чаще всего при производ-стве феррохрома. Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси оксидов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь. Производство феррохрома в России в зависи-мости от экономической конъюнктуры колебалось от 520-564 тыс.т./год в 2005- 2008гг, до 280 тыс.т./год в 2016г [1].
Хром черезвычайно технически важный металл. При переработке хромовых руд получают феррохром разных марок, используемый при производстве каче-ственных сталей. Чистый оксид хрома используется для получения абразивного зерна (хромистый и хромотитанистый электрокорунды),для изготовления щлифо- вальных паст. Чистый хром используется при производстве жаростойких нихромо-вых сплавов, для производства карбида Сг3С2(высокотемпературная, антикоррози-онная защита деталей машин и механизмов, металлокерамические твердые сплавы, кислотоупорные материалы). Хром используется для декоративного покрытия и для защиты от атмосферной коррозии. Производство металлического хрома в Рос-сии составляет 15-17 тыс.т./год [1].
Г азовосстановительные процессы составляют основу промышленных техно-логий по переработке [1-3] горнохимического сырья для получения чистых метал-лов и их сплавов. Решение практических задач связано в настоящее время с прове-дением соответствующих теоретических и прикладных исследований по разра-ботке эффективных и малозатратных восстановительных технологий.
В настоящей работе выполнен термодинамический анализ восстановления оксида хрома. Результаты представлены величинами параметров состояния следу-ющих равновесных систем:
«Сг2О3 - Сг - H2 - H2O», «Сг2О3 - Сг - CO - CO2 »,
«СГ2О3 — Сг — С — СО — СО2 », «Сг2О3 — Сг — С — H2 — H2O — СО — СО2 ».
✅ Заключение
1. Восстанавливать хром из чистого оксида можно в газовых смесях
H2 — H2O,CO — CO2. В соответствии с нашими расчетами в газовой смеси CO — CO2 восстановление возможно при температурах выше 1505 К и концентрации xCO не меньше 0,999505. В газовой смеси H2 — H2O восстановление возможно при лю- 02
бой температуре и отношениях концентраций —— не меньше величин, характе- *Н2О
ризующих линию fk на рис.4.
2. В присутствии углерода условия восстановления хрома следует опреде-лять параметрами системы Cr2O3 — Cr — C — H2 — H2O — CO — CO2. Нами рассчи¬таны для разных температур параметры газовой фазы, при которых возможно вос¬становление хрома. Эти параметры определяются точками на номограммах рис.2 и 4 левее линии fk, табл. 9-11. Чем ниже температура, тем больше должна быть концентрация водорода в газовой смеси.
3. При осуществлении восстановления хрома в промышленных технологиях возникает проблема получения восстановительной газовой смеси с высокой кон-центрацией водорода. Такую газовую смесь можно получить нагреванием в кон-такте с углеродом паров воды [8].
Можно показать, что при нагревании паров воды в контакте с углеродом до температуры 1500 К получается практически чистая эквимолярная смесь H2 - СО с величиной [1§Ро2]газ.см= -17,71 < [lgP02]C^O =-17,082.
H2 — H2O,CO — CO2. В соответствии с нашими расчетами в газовой смеси CO — CO2 восстановление возможно при температурах выше 1505 К и концентрации xCO не меньше 0,999505. В газовой смеси H2 — H2O восстановление возможно при лю- 02
бой температуре и отношениях концентраций —— не меньше величин, характе- *Н2О
ризующих линию fk на рис.4.
2. В присутствии углерода условия восстановления хрома следует опреде-лять параметрами системы Cr2O3 — Cr — C — H2 — H2O — CO — CO2. Нами рассчи¬таны для разных температур параметры газовой фазы, при которых возможно вос¬становление хрома. Эти параметры определяются точками на номограммах рис.2 и 4 левее линии fk, табл. 9-11. Чем ниже температура, тем больше должна быть концентрация водорода в газовой смеси.
3. При осуществлении восстановления хрома в промышленных технологиях возникает проблема получения восстановительной газовой смеси с высокой кон-центрацией водорода. Такую газовую смесь можно получить нагреванием в кон-такте с углеродом паров воды [8].
Можно показать, что при нагревании паров воды в контакте с углеродом до температуры 1500 К получается практически чистая эквимолярная смесь H2 - СО с величиной [1§Ро2]газ.см= -17,71 < [lgP02]C^O =-17,082.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.