Конвертирование чернового ферроникеля, страница 5

4.1.Тепловой эффект реакций кислого конвертирования.

D_fH°_Т=DН°₂₉₈+а(Т-298)+в/2(Т²-298²)

 Fe₃Si + 2FeO → SiO₂ +5Fe_мет

D_fH°₁₅₅₀(Fe₃Si)=-177,40×10³+74,81(1550-298)+5,52×10³/2(1550²-298²)=

-177400+74,81×1252+5,52×1156,8=-177400+93662,12+6385,81=-77,352 кДж/моль

D_fH°₁₅₅₀(FeO)=-264,85×10³ +50,80(1550-298)+8,61×10³ /2(1550²-298²)=

=-264850+50,80×1252+8,61×1156,85=-264850+63601,6+9960,48=-191,287 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(SiO₂)=-910,94×10³ +46,99(1550-298)+34,31×10³ /2(1550²-298²)=

=-910940+46,99×1252+34,31×1156,85=-910940+58831,48+39691,52=-812,42 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(Fe)=17,24(1550-298)+24,77×10³ /2(1550²-298²)=

=17,24×1252+24,771×1156,85=21584,48+28655,17=50,24 кДж/ моль

åD_fH°₁₅₅₀=(-812,42+5×50,24)-(2×(-191,287)+(-77,352))=-101,294 кДж/ моль

Такое количество тепла выделится при образовании 5 молей железа.В результате реакции образовалось 47,7 кг железа.

Q=170,81×(-101,294)=-17302,02 кДж

2FeO + SiO₂ →Fe₂SiO₄

D_fH°₁₅₅₀(FeO)=-264,85×10³ +50,80(1550-298)+8,61×10³ /2(1550²-298²)=

=-264850+50,80×1252+8,61×1156,85=-264850+63601,6+9960,48=-191,287 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(SiO₂)=-910,94×10³ +46,99(1550-298)+34,31×10³ /2(1550²-298²)=

=-910940+46,99×1252+34,31×1156,85=-910940+58831,48+39691,52=-812,42 кДж/ моль

_fH°₁₅₅₀(Fe ₂ SiO4)=-1117,13×10³ +86,27(1550-298)+208,92×10³ /2(1550²-298²)=

=-117130+86,27×1252+208,92×1156,85=-111730+108010,04+241689,1=-767,43 кДж/ моль

åD_fH°₁₅₅₀=-767,43-(-191,287×-812,42)=427,07 кДж/ моль

Q=170,77×427,07=72931,8 кДж

2Fe₃C +4O₂ → 6FeO + 2CO₂

D_fH°₁₅₅₀(Fe₃С)=-738,15×10³ +48,66(1550-298)+112,13×10³ /2(1550²-298²)=

=-738150+48б66×1252+112,13×1156,85=-738150+60922,32+129717,9=-547,51кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(O₂)=31,46(1550-298)+3,39×10³ /2(1550²-298²)=

=31,46×1252+3,39×1156,85=393,88+3921,72=4,31кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(FeO)=-191,287 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(CO₂)=-393,51×10³ +44,14(1550-298)+9,04×10³ /2(1550²-298²)=

=-393510+44,14×1252+112,13×1156,85=-393510+10458+55263,28=-327,788 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀=(-191,287×2+(-327,778×2))-(-547,51×2)+4×4,31)=1134,73  кДж/ моль

Такое количество тепла потребуется для вступления 2 молей Fe₃С. m=10,92 кг

 

Q=1134,78×30,42=34518,5 кДж

2Cr+ 3FeO → Cr₂O₃ + 3Fe_мет

D_fH°₁₅₅₀(Cr)= 24,43(1550-298)+9,87×10³ /2(1550²-298²)=

=24,43×1252+9,87×1156,85=42,0 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(FeO)=-191,287 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(Cr ₂O₃)=-1140,56×10³  +119,34(1550-298)+9,2×10³ /2(1550²-298²)=

=-1140560+119,34×1252+9,2×1156,85=-1140560+149413,7+10643,02=-980,5 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(Fe)=17,24(1550-298)+24,77×10³ /2(1550²-298²)=

=17,24×1252+24,771×1156,85=21584,48+28655,17=50,24 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀=(50,24×3+(-980,5))-(42×2)+3×(-191,287)=-339,94  кДж/ моль

В  результате реакции образовалось 2,945 кг железа

моль

Q=-339,94×17,57= -5972,74кДж

Сr₂O₃ + FeO→ FeCr₂O₃

D_fH°₁₅₅₀(Cr ₂O₃)=-1140,56×10³  +119,34(1550-298)+9,2×10³ /2(1550²-298²)=

=-1140560+119,34×1252+9,2×1156,85=-1140560+149413,7+10643,02=-980,5 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(FeO)=-191,287 кДж/ моль

_fH°₁₅₅₀(Fe ₂ SiO4)=-1117,13×10³ +86,27(1550-298)+208,92×10³ /2(1550²-298²)=

=-117130+86,27×1252+208,92×1156,85=-111730+108010,04+241689,1=-767,43 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀=(-767,43-(-980,5)+(-767,43)=980,5  кДж/ моль

Такое количество тепла потребуется для вступления в реакцию 1 моля Cr ₂O₃. m=2,67кг

моль

Q=980б5×17,56=17217,58кДж

2Fe + O₂ →2FeO

D_fH°₁₅₅₀(Fe)=17,24(1550-298)+24,77×10³ /2(1550²-298²)=

=17,24×1252+24,771×1156,85=21584,48+28655,17=50,24 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(O₂)=31,46+(1550-298)+3,39×10³ /2(1550²-298²)=

=31,46×1252+3,39×1156,85=393,88+3921,72=4,31кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(FeO)=-191,287 кДж/ моль           

D_fH°₁₅₅₀=(-191,287×2)-50,24×2+4,31=-487,36  кДж/ моль

Такое количество тепла выделяется  при образовании 2 молей FeO, m=45б12 кг

моль

Q=-487,36×314=-153031,04 кДж.

4.2.Тепловой эффект реакций основного конвертирования

2Ni₂P + 5FeO +3CaO → (Ca₃PO₄)₂+5Fe_мет+4Ni_мет

D_fH°₁₅₅₀(Ni ₂P)=-79,50×10³  +38,7(1550-298)+26,78×10³ /2(1550²-298²)=

=-79500+38,7×1252+26,78×1156,85=-79500+48452,4+30980,44=-0,067 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(FeO)=-191,287 кДж/ моль           

_fH°₁₅₅₀(СaO)=-635,09×10³  +49,62(1550-298)+4,52×10³ /2(1550²-298²)=

=-635090+49,62 ×1252+4,52×1156,85=-635090+62124,24+5228,96 =-567,73 кДж/ моль

_fH°₁₅₅₀(Сa₃PO₄)₂=-4120,82×10³  +201,84(1550-298)+166,02×10³ /2(1550²-298²)=

=-4120820+201,84 ×1252+166,02×1156,85=-4120820+252703,7+192060,24= =-3676,05кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(Fe)=17,24(1550-298)+24,77×10³ /2(1550²-298²)=

=17,24×1252+24,771×1156,85=21584,48+28655,17=50,24 кДж/ моль

_fH°₁₅₅₀(Ni)=16,82(1550-298)+37,82×10³ /2(1550²-298²)=

=16,82×1252+37,82×1156,85=21058,64+43752,07=64,81 кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀=(64,81×4)+50,24×5+(-3676,05)-(3∙(-567,73)+(-191,287∙5+(-0,067∙2))=-505,81  кДж/ моль

моль

Q=-505.81×0,6=-303,48 кДж.

2Fe₃P + 5FeO +3CaO →(Ca₃PO₄)₂ +11Fe_мет

D_fH°₁₅₅₀(FeO)=-191,287 кДж/ моль           

_fH°₁₅₅₀(СaO)=-635,09×10³  +49,62(1550-298)+4,52×10³ /2(1550²-298²)=

=-635090+49,62 ×1252+4,52×1156,85=-635090+62124,24+5228,96 =-567,73 кДж/ моль

_fH°₁₅₅₀(Сa₃PO₄)₂=-4120,82×10³  +201,84(1550-298)+166,02×10³ /2(1550²-298²)=

=-4120820+201,84 ×1252+166,02×1156,85=-4120820+252703,7+192060,24= =-3676,05кДж/ моль

D_fH°₁₅₅₀(Fe)=17,24(1550-298)+24,77×10³ /2(1550²-298²)=

=17,24×1252+24,771×1156,85=21584,48+28655,17=50,24 кДж/ моль