收藏词条 编辑词条 碳酸盐离解压-温度图
碳酸盐离解反应的CO2平衡分压的对数(lgpCO2)与温度倒数(1/T)的关系图。它表明了各种碳酸盐稳定存在的条件,是冶金中常用的一种平衡图。
碳酸盐的离解反应可表示:
MeCO3(s)→MeO(s)+CO2(g)
式中Me代表金属,MeCO3和MeO分别代表碳酸盐及金属氧化物。
根据吉布斯一赫姆荷兹方程,在ΔH变化不大的温度范围内:
InKp=-ΔH/RT +B
反应(1)的平衡常数Kp可以碳酸盐的离解压pCO2表示。
lgpCO2=-ΔH/2.303RT+B'
式中B为常数,B'=B/2.303,ΔH为离解反应的热效应,T为绝对温度,R为气体常数。在碳酸盐和氧化物均不发生相变的温度范围内,ΔH随温度变化不大,因此lgpCO2与1/T呈直线关系,其斜率为-△H/2.303R。将各种碳酸盐的lgpCO2 -1/丁线绘于同一图上,即得碳酸盐的离解压一温度图。
从图可以看出如下规律:(1)由于离解反应为吸热反应,ΔH为正,故所有直线的斜率均为负值,说明随温度的升高,碳酸盐的离解压增大。当系统的CO2分压p'CO2高于碳酸盐的离解压pCO2时,MeCO3可稳定存在;低于离解压pCO2时,MeCO3可离解成MeO。直线的左下方为MeO的稳定区,直线的右上方为MeCO3的稳定区。
(2)直线的位置越靠近左边,其对应的MeCO3越稳定,MeCO3越难分解;相反,直线的位置越靠右边,其对应的MeCO3。越不稳定,越易分解。例如当p'CO2=0.1MPa时,FeCO3(线14)在459K时就开始离解,而CaCO3(线6)需在1157K以上才能离解。
碳酸盐的离解压一温度图对火法冶金的煅烧、焙烧或熔炼过程有指导意义,它能直观地表明各种碳酸盐的稳定性次序,常用于铁、锰、镁及重有色金属的冶炼。例如,含有MgCO3、CaCO3、FeCO3等杂质的碳酸锰矿物在1073~1273K下焙烧时,由离解压一温度图上可看出,在p'CO2为0.1MPa时,MgCO3、CaCO3、FeCO3、 MnCO3均可被分解。又如,在973~1073K下煅烧白云石,从lgpCO2-1/T图上可一目了然地看出,在pCO2为0.1MPa时,可以选择性地使MgCO3分解,而CaCO3不分解。