Пирометаллургические расплавы в железоуглеродистых расплавах применительно к газовой плавке металла. Черный А.А. - 38 стр.

лической поверхности с адсорбцией углерода и выделением молекулярного водорода.
Особенно хорошо исследовано науглероживание в метане по уравнению
                                    СН 4 Г ←⎯→
                                             k
                                               [С ]а + 2 Н 2 Г .                    (87)
       Принято, что распад метана происходит ступенчато с последовательным от-
щеплением атомов водорода и образованием радикалов СНз, СН2 и СН на поверхно-
сти. Итак, для науглероживания предложен следующий механизм реакций:
       (I) CH4г ↔ СН4 ад;                                    (V) СНад↔ Сад + Над;
       (II) СН4ад ↔ СН3ад + Над;                             (VI) Сад ↔[С ];
       (III) СН3ад ↔ СН2ад + Над;                            (VII)Н2ад ↔ 2Над;
       (IV) СН2ад ↔ СНад + Над;                              (VIII) Н2г ↔ Н2ад.     (88)
       При низких давлениях метана рСН 4 и больших скоростях потока метана пар-
циальное давление водорода в газовой фазе остается незначительным и науглерожи-
вание происходит практически в чистом метане. С учетом этих соотношений в квази-
стационарном состоянии измерена скорость отщепления первого атома водорода от
молекулы метана (этап II). Если хотя бы раз образуется радикал СН3, то он должен из-
за малой скорости обратной реакции «разваливаться» снова до появления на этапе VI
растворенного углерода. При этом в квазистационарном состоянии все скорости рас-
пада одинаково велики и равны эффективной скорости реакции. Если при высоких
температурах предположить, что заполнение имеет малую степень и достигается рав-
новесие относительно адсорбционного этапа I, то для скорости растворения углерода
получим уравнение:
                                     v = dх/dt = k2 K1 pсн 4 .                      (89)
       При более высоких парциальных давлениях водорода в газовой фазе метан –
водород науглероживание зависит от равновесия общей реакции (87) и обратной реак-
ции взаимодействия водорода и углерода с образованием метана.
       При науглероживании железа в смесях метан-водород равновесие (87) сдвину-
то в правую сторону, но все же обратной реакцией (88) пренебрегать нельзя. Экспери-
ментально найдено, что при науглероживании железа, а также при обезуглероживании
лимитирующим является этап III в уравнении (88), т.е. распад или возникновение ра-
дикала СН3. В этом случае с учетом предположений о малой степени заполнения по-
верхности адсорбированными частицами можно получить уравнение скорости:
                                    v = k3 θCH 3 - k-3 θCH 2 θН,                     (90)


                                             38