ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение металлов путем металлотермических реакций из "Руководство по неорганическому синтезу" Металлотермическими реакциями называются реакции получения металлов из их окислов, сульфидов и других соединений путем взаимодействия этих соединений с металлами-восстановителями при высоких температурах. [c.15] Наибольший интерес представляют металлотермические реакции восстановления металлов из окислов. [c.15] При комнатной температуре такие реакции практически не идут, но и при нагревании скорость реакции все еще очень незначительна только при температуре плавления хотя бы одного из компонентов (обычно металла-восстановителя) восстановление идет со значительной скоростью. [c.15] Для осуществления реакции металлотермического восстановления порошкообразную смесь окисла металла с металлом-восстановителем нагревают до расплавления одного из компонентов. В тех случаях, когда компоненты исходной смеси могут быть расплавлены за счет тепла, выделяющегося при протекании реакции восстановления, пользуются для инициирования реакции специальными зажигательными смесями. [c.15] Металлотермические реакции были открыты и впервые исследованы в 1859 г. Н. Н. Бекетовым он же впоследствии указал на возможность использования этих реакций в технике. [c.15] Возможность выделения металла при действии на его окисел другим металлом (восстановителем) определяется значениями свободной энергии исходного и образующегося окислов, а в первом приближении—тепловым эффектом реакции восстановления. Тепловой эффект реакции, вычисляемый на основании закона Гесса, равен разности между суммой теплот образования получающихся веществ и суммой теплот образования исходных веществ. Чем больше эта разность, тем лучше и полнее протекает реакция. Отсюда следует, что более активным восстановителем будет такой металл, при окислении которого выделяется больше тепла. В табл. I приведены теплоты образования (АЯ) окислов из элементов. [c.15] Наибольшее применение в качестве восстановителя получил алюминий—малолетучий и сравнительно недорогой металл кроме того, реакция образования окисла алюминия сильно экзотер-мична. Это дает возможность проводить реакции восстановления многих металлов алюминием без дополнительного нагревания реакционной смеси. [c.16] Процесс восстановления металлов из их окислов алюминием называется алюминотермией. [c.16] Из других металлов находят применение в качестве восстановителей кальций, магний и некоторые сплавы на их основе. [c.16] Для получения многих металлов (Си, Ре, Со, Мо, N1 и др.) из их окислов можно применять в качестве восстановителя и неметаллы, например кремний и бор, хотя они и менее активны, чем алюминий. Из них особенно хорошим восстановителем является кремний. Силикотермия (термическое восстановление металлов кремнием) широко используется в промышленности для получения различных ферросп лавов. В этих случаях вместо чистого кремния применяют высокопроцентный ферросилиций. [c.16] Общие вопросы алюминотермического восстановления окислов подробно рассмотрены в книгах Гольдшмидта и др.З, 4. В теоретическом отношении ьти книги в известной мере устарели. [c.17] Вопросы применения алкминотермических и других металлотермиче их реакций для пиротехнических целей освещены в книге А. Шидловского . [c.17] Количество тепла, выделяющегося при реакции. Расслоение продуктов реакции на два слоя (нижний слой—металл и верхний—. шлак) мсжет произойти только в том случае, если при реакции вы- уделяется тепло в количестве, достаточном, чтобы реакционная мас-З са нагрелась выше температуры плавления наиболее тугоплавкого продукта реакции. Чем выше температура плавления получаемых родуктов и чем больше их теплоемкость и вязкость, тем больше Щ Ьотребуется тепла для нагревания смеси до расслаивания. [c.17] Большие колебания в значениях показывают, что возможность проведения алюминотермических реакций определяется не только величиной теплового эффекта реакции. Нужно еще учитывать такие факторы, как температура плавления получаемых компонентов, а также соотношение между продолжительностью остывания массы и временем, необходимым для окончания реакции -и расслоения компонентов. [c.18] Тем пле ратура плавления наиболее тугоплавкого-из получаемых компонентов должна быть ниже той температуры (теоретической), которая может развиться в результате реакции. Эта разность температур должна быть достаточной, чтобы компенсировать потерю тепла реакционной смесью с момента начала реакции до окончания расслаивания полученной массы на шлак и металл. [c.18] Время остывания реакционной массы до температуры плавления наиболее тугоплавкого из получаемых компонентов должно быть достаточным для того, чтобы реакция успела закончиться и чтобы произошло полное расслоение реакционной массы на шлак и металл. [c.18] —коэффициент, принимаемый для алюминотермических реакций равным 3,15. [c.18] Коэффициент К учитывает тепло, идущее на нагревание соответствующих веществ до температуры плавления и на плавление этих веществ, а также тепло, теряемое реакционной массой за время от начала реакции до начала расслаивания комйонентов. [c.18] Вернуться к основной статье