Page 437 - Основы_химии
P. 437
5 7 3 а — 5 7 5 ] В О С С Т А Н О В Л Е Н И Е О К И С Л О В Ж Е Л Е З А . 429
Райт яЛэфф (Wright nLuff, 1878), нашли, что: а) температура реагирования зависит от
состояния взятой окиси, напр., осажденная восстанавливается водородом при 85°, полу
ченная же окислением металла или прокаливанием азотнокислой соли — при 175°, б) при
прочих равных условиях восстановление СО начинается ранее, чем водородом, а это ранее,
чем углем, в) восстановление начинается тем легче, чем более тепла отделяется при
реакции. Fe s O s , полученная прокаливанием FeS0 4, начинает восстановляться СО при 202°,
Н„ при 260°, углем при 430°, а магнитная окись Fe 3 0 4 при 200°, 290° и 450°. Заметим
также, что сернистые руды железа после обжигания дают окись Fe 2 0 8 и иногда посту
пают прямо на добычу металлического железа.
[573 а] (Дополнение А. А. Б а й к о в а.) Восстановление окислов железа водородом и
окисью углерода за последние 20 — 30 лет было изучено многими исследователями (Premier,
Haar и Glaesner, Schenk, Terres u Pangracz, Деречей, Chaudron, Matsubara и др.), которые
с исчерпывающей полнотой осветили этот вопрос. Сущность дела сводится к тому, что
восстановление окислов железа представляет ряд последовательно идущих реакций, кото
рые могут быть представлены следующими уравнениям}] :
+ (или СО) = + Н 2 0 (или С0 2 )
3Fe 2 0 3 Н 2 2Fe 8 0 4
+ (пли CO) = 3FeO + Н 2 0 (или С0 2 )
Fe„0 4 H 2
FeO + IL (или СО) = Fe + Н 2 0 (или С0 2 ).
Первая из написанных реакций в наших обычных условиях является необратимой
и при всякой концентрации Н 2 или СО идет слева направо (конечно, при достаточно вы
сокой температуре). Обе следующие реакции в зависимости от условий могут итти как
слева направо, так и в обратном направлении, т.-е. являются обратимыми реакциями и,
след., при известных условиях могут находиться в состоянии равновесия. Условия равно
весия этих превращений выводятся на основании теории подвижного равновесия и сво
дятся к выражениям:
С\и .- ^со ,
г — = А ИЛИ j , — = А,,
° Н 2 0 ° с о 2
- 1 £н 2 , н 2 о , ^со 'и С С о 2 выражают концентрации этих газов, а А и Я\ некоторые вели
г е с
чины, зависящие только от температуры. Отсюда следует, что в атмосфере Н 2 с Н 2 0 или
СО с С0 2 , отвечающей этим концентрациям, не происходит ни восстановления, ни окисле
ния участвующих в превращении тел. Такие смеси известны с давних пор под названием
нейтральных смесей, понятие о которых было введено Беллем еще в половине прошлого
века. Само собой понятно, что численное значение А' при данной температуре различно
для второго и третьего превращений (то же относится и к величине h\). П р и восстано
влении окисью углерода может происходить п дальнейший процесс, выражаемый уравне
нием (ср. 1 т., стр. 429):
3Fe + 2С0 = Fe 8C + CO.,
который совершается выше 800° при еще более значительных концентрациях СО и бла
годаря которому в доменном процессе происходит науглероживание железа и образование
чугуна; это превращение также обратимо. В нижеследующей таблице представлен состав
«нейтральных» смесей водорода с водяными парами и окиси углерода с углекислым газом,
в которых системы Fe 3 0 4 + FeO, FeO f Fe, Fe + Fe sC находятся в равновесии при соответ
-
ствующих температурах :
Т = 6 0 0 ° 700° 800° 900° 1000°
F e 8 0 4 + F e O °/„ Н 2 66,3 50,0 33,7
FeO -f-Fe % И 2 71,1 67,3 63,4 60,6 57,7
+ FeO % C Ö 50,0 40,0 30,0 20,6 9,6
Fe s 0 4
FeO + F e % С О 54,8 58,7 61,5 66,3 71,1
Fe -fFe 8 C »/„CO 87,0 92,0 95,0 (А. Байков.)
[574] Углерод с железом образует чаще и легче всего карбид состава Fe 8C (6,7% С).
Эбель извлек его первоначально из стали. Муассан же показал, что этот карбид Fe,C
•образуется прямо в электрической печи, при насыщении железа углем. Кристаллы кар
бида в массе стали называются «цементитом».
1575] Первичные способы выделки железа были производимы способами периоди
ческими в горнах, подобных кузнечным. Начиная с непрерывного действия паровиков и
изпесте-обжигательных печей до непрерывного приготовления и сгущения серной кислоты
и непрерывной выплавки чугуна, всякое техническое производство становится особо вы
годным и совершенным при условии непрерывного действия по возможности всех органов
производства. Такой прием уменьшает расход труда, упрощает присмотр, придает одно-
