Вывоз мусора: musor.com.ru
Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 |

Газообразным водородом



анода, погруженных в расплавленную буру. Губка Fe3O4 выполняет роль кислородного электрода с большой площадью, поверхности, а основной металл служит анодом. Такой элемент, содержащий жидкий электролит, в котором ионы металла и кислорода могут перемещаться с достаточно высокой скоростью, способствует интенсификации процесса окисления в сравнении с прямым окислением газообразным кислородом металла, покрытого плотной окалиной.

ДОМЕННЫЙ ПРОЦЕСС — выплавка в доменной печи чугуна из железосодержащих материалов. В процессе доменной плавки осуществляется встречное движение нисходящего потока сырых материалов (шихты)—железной руды, агломерата или окатышей, флюсов и топлива (кокса), загружаемых в доменную печь сверху, и восходящего потока газов, образующихся в горне печи. В результате взаимодействия этих потоков содержащиеся в руде окислы железа восстанавливаются при помощи углерода кокса и окиси углерода, образующейся в зоне фурм при горении кокса, к-рые отнимают от окислов кислород. Полученное железо, взаимодействуя с коксом, науглероживается, образуя чугун, стекающий в жидком виде в горн доменной печи. Расплавл. пустая порода руды, зола кокса и флюсы образуют шлак, всплывающий над слоем чугуна вследствие разницы их плотностей. Чугун и шлак из доменной печи выпускают раздельно через соответствующие отверстия (лётки). Для усовершенствования Д. п. применяют: обогащение возд. дутья газообразным кислородом с целью интенсификации процесса; вдувание газообразного (природного газа), жидкого или пылеугольного топлива в целях экономии кокса; повышение давления газа под колошником для лучшего распределения газового потока и уменьшения выноса пыли.

Рассмотрим основные положения, связанные с окислением металла газообразным кислородом. Эти процессы как теоретически, так и экспериментально изучены и являются научной базой описания явлений, имеющих место в реальных условиях [62—64].

При взаимодействии газообразного кислорода с металлом на последнем возникает оксид, который, если он не летучий, образует поверхностный слой, предохраняющий металл от дальнейшего окисления. В общем случае химическая реакция между металлом и газообразным кислородом, приводящая к образованию оксидной фазы, описывается простым уравнением: jeMe + z//(2O2) = = МехОу. Однако несмотря на кажущуюся простоту этой реакции, характер окисления и кинетика роста оксидных слоев зависят от ряда факторов, существенно усложняющих механизм процесса окисления металлов.

а) Температура равновесия между жидким и газообразным кислородом при нормальном атмосферном давлении (точка кипения кислорода):

Жидкий кислород во многих отношениях имеет преимущества перед газообразным кислородом в баллонах. Транспортировка кислорода в жидком виде требует значительно меньшей по объёму тары и сокращает в несколько раз потребное количество транспортных средств. Газообразный кислород, полученный испаре-

* Конструкция охладительной камеры должна исключать возможность соприкосновения рабочего со сжиженным газом при загрузке деталей и их извлечении, а при использовании сжиженного кислорода также возможность насыщения газообразным кислородом одежды рабочих (что крайне опасно, так как может вызвать ее воспламенение от малейшей искры). Для изготовления охладительных камер, работающих на жидком кислороде, не должно применяться дерево, так как органические материалы при насыщении их кислородом становятся взрывоопасными.

Слив жидкостей из колонны должен производиться в сосуды Дюара. Во время слива жидкого кислорода необходимо следить за тем, чтобы одежда и волосы не пропитывались газообразным кислородом во избежание воспламенения их при приближении рабочего к открытому источнику огня (спичка, сварочная горелка и т. д.).

В Советском Союзе начали применять кислород при производстве электростали в 1948 г. Почти одновременно на трех металлургических заводах — Челябинском, Кузнецком и «Электросталь»—окисление металла при выплавке в основных дуговых печах стали проводить путем продувки ванны газообразным кислородом. Позднее, в конце 1952 г., кислород нашел применение на заводе «Днепроспецсталь». Эффективность использования кислорода в электросталеплавильном производстве трудно переоценить. Коренным образом была изменена технология выплавки стали ряда марок ответственного назначения и особенно сталей с высоким содержанием хрома и никеля. Примером этому может служить нержавеющая сталь типа 1Х18Н9Т, которая до применения кислорода была одной из наиболее трудных в выплавке.

П. Я. Барздайн и В. П. Тунков [64] считают, что обезуглероживание металла на 0,01% С путем введения в печь железной руды охлаждает ванну приблизительно на 2,2 град, в то время как окисление каждой 0,01% С газообразным кислородом, вдуваемым непосредственно в жидкий металл, повышает температуру его на 1,7 град. Это согласуется с данными, полученными другими исследователями [65]. Когда в жидкий металл начинают вдувать кислород, ванна еще относительно холодная, поэтому могут пойти сильно экзотермические реакции, к которым в первую очередь надо отнести реакцию выгорания кремния. На расплавление 1 т стали требуется теоретически 340 кет-ч; при обычном коэффициенте полезного действия в этот период 0,72 [66] фактически потребуется 340:0,72 = 472 кет -ч. Это эквивалентно 1,7 Мдж (408 ккал); 1 кг Si, окисляясь за счет кислорода, выделяет 850:28 = 30,3 кдж (204:28 = 7,3 ккал); из этого видно, насколько эффективен процесс окисления кремния до SiCy за счет вдуваемого кислорода. Средний расход кремния составляет около 10 кг/т. Следовательно, при сгорании этого количества кремния выделится около 303 кдж (73000 кал) или 18% всего тепла, требующегося 'для расплавления 1 т стали в электропечи.

Используемый в качестве топлива для доменной плавки природный газ имеет теплотворную способность 38 МДж/м3. Основной составляющей природного газа является метан (~ 90 %), остальное — другие углеводороды. Природный газ почти не содержит вредных примесей, например серы. Он успешно применяется для интенсификации доменного процесса совместно с газообразным кислородом. Для доменной плавки в ограниченных количествах используют и каменноугольную пыль.

В большинстве случаев коррозии металлов с водородной деполяризацией при высокой концентрации ионов Н+Н2О в растворе концентрационная поляризация вследствие замедленности переноса водородных ионов к катодным участкам незначительна. Это обусловлено большой подвижностью водородных ионов, наличием дополнительного перемешивания раствора у катода выделяющимся газообразным водородом и дополнительным переносом водородных ионов к катоду миграцией. В нейтральных растворах или при очень больших скоростях коррозии ионная концентрационная поляризация становится заметной.

Из рис. 216 следует, что если полностью запассивированный металл катодно заполяризовать до потенциала, отрицательнее Уп п металл переходит в активное состояние. Эта активация металла может быть обусловлена: а) подщелачиванием электролита у поверхности металла при катодной поляризации, приводящим к растворению защитной окисной пленки А12О3; б) катодным восстановлением окисных пленок (на Си, Ni, Fe); в) механическим разрушением защитной пленки, выделяющимся при катодной поляризации газообразным водородом.

Концентрационная поляризация, в частности, очень невелика вследствие большой диффузионной подвижности и скорости миграции водородных ионов, перемешивания раствора у катода выделяющимся газообразным водородом и др. Работами А. Н. Фрумкина и его школы доказано, что для большинства металлов общая скорость процесса восстановления водорода определяется скоростью электрохимической реакции разряда ионов водорода, т. е. четвертой стадией процесса, замедленность протекания которой определяется соответствующим значением энергии активации этой реакции.

Ни один из известных до настоящего времени металлических гидридов не отвечал полностью всем перечисленным требованиям. Для большинства из них характерна высокая степень пожароопасности, причем с очень высокой температурой горения. Однако большинство гидридов имеет более высокую удельную энергоемкость (по объему) по сравнению с жидким и газообразным водородом (табл. 10.2).

Поэтому энергетический спектр, т. е. частоту излучения, испускаемого возбужденными атомами, можно использовать для идентификации этих атомов. Длины волн фотонов, испускаемых атомом водорода, показаны на рис. 7.22. Линии На,Нр ... образуются в результате переходов атома из различных возбужденных состояний в первое возбужденное состояние; эти линии, расположенные в видимой области спектра, названы в честь швейцарского школьного учителя Бальмера, который вывел рекуррентную формулу для предсказания длин их волн еще в конце XIX в. задолго до того, как стало известно строение атома. Другие спектральные серии (Лаймана, Пашена и т.д.) лежат в ультрафиолетовой или инфракрасной области. Аналогичным образом для идентификации можно воспользоваться спектрами поглощения. Если белый свет, содержащий все частоты, падает на ячейку, заполненную газообразным водородом, окажется, что в спектре луча, прошедшего сквозь газ, бу-

Поверхности металл — раствор, образующие элемент, называют полуэлементами, а реакцию, которая происходит в каждом из них,— полуреакцией. Для того чтобы оценить потенциал одного полуэлемента по результатам измерения ЭДС, необходимо выбрать потенциал сравнения, создаваемый определенным полуэлементом при протекании соответствующей полуреакции. Для этой цели выбрано равновесие между ионами водорода и газообразным водородом:

тивные системы охлаждения проводников газообразным водородом, водой и трансформаторным маслом. В одних системах использованы трубки, служащие для подвода газообразного водорода, охлаждающего медные проводники, в других — по аналогичным трубкам с большой скоростью подается вода. Существует множество других систем охлаждения. Особые перспективы открывает охлаждение проводников машины до температуры кипения жидкого гелия, при которой некоторые вещества обладают сверхпроводимостью, то есть совершенно не нагреваются и в принципе не имеют потерь мощности.

1) нормальный водородный электрод, состоящий из электролитически платинированной проволоки, погруженной в раствор с активностью по иону водорода Н*, равной 1, и омываемой газообразным водородом при давлении в 1 атм;

В качестве электрода сравнения используют обычно нормальный водородный электрод, потенциал которого условно принят за нуль. Он представляет собой платиновый электрод, погруженный в раствор кислоты с единичной концентрацией (активностью) ионов водорода и контактирующий с газообразным водородом, давление которого постоянно и равно 0,981 • 105 Па. Температура всей этой системы равна 25 °С. На платине в момент измерения потенциала протекает химическая реакция: Н* +

Водород. Одной из первых проблем, связанных с поглощением водорода метизами, было разрушение титановых арматур в емкостях для хранения жидкого водорода. Разрушение отнесли за счет реакции титана с газообразным водородом в процессе термического циклирования. Предполагалось, что поверхность арматур была поражена в результате образования и последующего расщепления гидридов титана.

Газовые, электроды. Наиболее важное место среди газовых электродов занимает .водородный электрод. Выведем здесь полное выражение для потенциала водородного электрода. На границе платины, .насыщенной газообразным водородом, и водного раствора, в котором содержатся ионы водорода, устанавливается равновесие




Рекомендуем ознакомиться:
Геометрических соотношений
Геометрическими соотношениями
Гарантируемые механические
Геометрически нелинейных
Геометрической характеристикой
Геометрической поверхности
Геометрическое истолкование
Геометрического характера
Геометрическую характеристику
Геометрией поверхности
Геометрии поперечного
Герметически закрывается
Герметичных соединений
Гармоническая составляющая
Герметичности конструкций
Меню:
Главная страница Термины
Популярное:
Где используются арматурные каркасы Суперпроект Sukhoi Superjet Что такое экология переработки нефти Особенности гидроабразивной резки твердых материалов Какие существуют горные машины Как появился КамАЗ Трактор Кировец К 700 Машиностроение - лидер промышленности Паровые котлы - рабочие лошадки тяжелой промышленности Редкоземельные металлы Какие стройматериалы производят из отходов промышленности Как осуществляется производство сварной сетки