Одержання порошків металів та сплавів відновленням їх оксидів та солей

При виробництві металевих порошків широко застосовуються методи відновлення їх оксидів та солей воднем, вуглецем або іншими більш активними металами.

У загальному виді реакцію відновлення оксиду воднем можна представити у виді рівняння:

МеО+ Н =Ме + Н О

Реакція йде убік відновлення, якщо при даній температурі і тиску вивільняється вільна енергія, тобто зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу () має негативний розмір. Для цієї реакції константа рівноваги () зв'язана зі зміною ізобарно-ізотермічного потенціалу рівнянням:

або, якщо реагенти не знаходяться в заданому стані,

де С - відношення добутків концентрацій продуктів реакції і вихідних реагентів у заданому стані.

При участі в реакції газоподібних речовин швидкість і напрямок реакцій також визначається відношенням парциальних тисків газоподібних реагентів, що рівні константі рівноваги реакції:

Чим вище значення , тим при меншому вмісті водню в газовій суміші буде відбуватися процес відновлення. Зі значень константи рівноваги реакцій також випливає, що рівновага реакції зрушиться убік утворення металу за умови безупинного видалення пару води з реакційного простору і такою ж безупинною подачою водню.

При нерівності числа молекул, що беруть участь у реакції - газу відновника і газу- продукту реакції, наприклад:

FeCl + H Fe + 2HCl

рівновага змінюється також із зміною загального тиску в системі. Підвищення тиску зрушує реакції убік зменшення загального об'єму газових реагентів.

Залежність константи рівноваги від температури виражається наближеним рівнянням

де - зміна теплоємкості при стандартних умовах.

При одержанні металевих порошків відновленням, важливий вплив на кинетику процесів мають поверхневі явища в зв'язку з великою площею поверхні вихідних з'єднань і порошків, що утворяться. До таких явищ варто віднести адсорбцію, хемосорбцию, хімічні взаємодії в адсорбованих шарах, каталітична дія розвинутих поверхонь, десорбцию газоподібних продуктів реакції, дифузійні процеси.

Сучасні уявлення про механізм відновлення оксидів металів газоподібним відновником грунтуються на адсорбційно-автокаталітичній теорії.