【正文】 時(shí)，煉鋼熔池溫升值 碳氧化所產(chǎn)生的化學(xué)熱不僅使鋼水升溫，而且也使?fàn)t渣、爐襯同時(shí)升溫。 19 解 : 該問(wèn)題屬非等溫條件下焓變的計(jì)算 (1) 計(jì)算［ C］氧化放出的熱量 1673298 21 6 73COO21[ C] r?? ???? H 1H? 1673C 3H? 4H? 2H? 829θ298r298 2298 COO21C ???? ???? H4θ298r21r HHHHH ?????????20 由熱力學(xué)數(shù)據(jù)表查得：1H?＝－ 21 .3 4k J ；用表中 14 00 K 、 1800K 的數(shù)據(jù)，以線性內(nèi)插求出 ??2H— 27 .5 7k J ； ??3H 0 ； ??θ298rH － 1 10 . 4 6 kJ ；用線性內(nèi)插法求出 ?? 4H 45 .0 6k J 。 煉鋼過(guò)程中元素氧化發(fā)熱能力計(jì)算 18 例題 14 要計(jì)算鐵水的總化學(xué)熱，必須了解各元素氧化發(fā)熱能力。 在生產(chǎn)實(shí)踐中，鎂熱還原 TiCl4工藝通常控制在 900℃ 左右，防止了鎂的蒸發(fā)和高溫下 Ti與反應(yīng)器作用生成 FeTi合金。因此，最高反應(yīng)溫度介于M gCl 2 液態(tài)與氣 化溫度之間，即生成物的最終溫度為 169 1K 。 9 解 （ 1）計(jì)算反應(yīng) TiCl4 (g)+2Mg(s)=Ti(s)+2MgCl2 (s) 在 298K發(fā)生反應(yīng)時(shí)，所能達(dá)到的最高溫度。 實(shí)標(biāo)上，反應(yīng)結(jié)束時(shí)總還殘留未反應(yīng)的反應(yīng)物。因此，反應(yīng)所能達(dá)到的實(shí)際溫度總是低于理論最高溫度。 如果化學(xué)反應(yīng)在絕熱條件下進(jìn)行，或因反應(yīng)進(jìn)行得快，過(guò)程所放出的熱量不能及時(shí)傳出，此時(shí)也可視為絕熱過(guò)程。)m ( s,mtr)m ( s, Mtr ?? TT lp dTCtr 39。 m( s )p,mtrm( s )p,m? ????? BM m( g )p,mg)(mp,TT TTllB dTCHdTCtrT、 MT 、 BT 分別為晶型轉(zhuǎn)變溫度、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)； mtr H? 、 ms Hl? 、 ? f u s H m 、 mg Hl?分別為摩爾晶型轉(zhuǎn)變焓、摩爾熔化焓和摩爾蒸發(fā)焓， C p , m ( s ) 、 C p , m( l ) 和 C p , m ( g) 分別為固、液、氣態(tài)下物質(zhì)的恒壓摩爾熱容。因此，計(jì)算冶金反應(yīng)焓變，不僅有理論意義，還有實(shí)際意義 。 最高反應(yīng)溫度（理論溫度）計(jì)算 冶金反應(yīng)焓變及標(biāo)準(zhǔn)自由能變化計(jì)算 高爐煉鐵以及電爐、閃速爐熔煉銅锍為半自熱熔煉，其熱量來(lái)源既有物理熱，又有化學(xué)熱；電爐煉鋼則需要電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，而轉(zhuǎn)爐煉鋼、吹煉銅锍、鎳锍則為自熱熔煉，主要的熱源是化學(xué)熱。 冶金反應(yīng)焓變 的計(jì)算實(shí)際上是冶金熱化學(xué)的主要內(nèi)容。總之，金屬的提取過(guò)程一般都伴有吸熱或放熱現(xiàn)象。 )s(tr)s( TT pTT p trtr dTCHdTCH將固態(tài) 1mol某純物質(zhì)在恒壓下由 298K加熱到溫度 T時(shí)，經(jīng)液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，其所需的全部熱量的計(jì)算式為 : ? ???????? r tT TT l HdTCHdTCH t mr2 98 ms39。m ( s),mtr)m ( s,T TT pp r dTCHdTC 若在所研究溫度下該物質(zhì)為液態(tài)，則相對(duì)焓 θ2 9 8,mθ,m HH T ? ? ? ?????? trT TTlpp HdTCHdTC298 ms39。 )m(,6 最高反應(yīng)溫度（理論溫度）計(jì)算 利用基爾霍夫公式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)焓變，前提是反應(yīng)物與生成物的溫度相同，為了使化學(xué)反應(yīng)溫度保持恒定，過(guò)程放出的熱要及時(shí)散出；對(duì)吸熱反應(yīng)則必須及時(shí)供給熱量。 絕熱過(guò)程是理想過(guò)程，實(shí)際上和環(huán)境發(fā)生能量交換總是不可避免的。 可認(rèn)為反應(yīng)熱全部用于加熱生成物，使生成物溫度升高。 試用第一節(jié)的數(shù)據(jù)表， 用試算法計(jì)算最高反應(yīng)溫度 。 鈦的相對(duì)焓計(jì)算如下： )( 23Tiθ 2 98m,θm, ???? ?? TTHH aT ＝(298~1155K) 當(dāng) ?T 1 15 5K 時(shí)， Ti?a 轉(zhuǎn)變成 Ti?? ， 4140mtr ?? H1m olJ ?? 25360θm , 29 8θm , 11 5 5 ＝HH ?1m olJ ?? 23Tiθm, 2 9 8θm, )( TTHH T ?? ???? ＝? (1155~1933K) 當(dāng) ?T 1933K 時(shí)， Ti?? 熔化， 18620ms ?? Hl J ? m ol ? 1 54 4 30θm , 29 8θm , 19 33 ＝HH ? J ? m ol ? 1 THH lT )( )Ti(θ 2 98,mθ ,m ?? ＝ (1933~3575K) 11 MgCl2的相對(duì)焓計(jì)算如下： 1523(s )MgClθm, 2 9 8θm, )(2?? ??????? TTTHH T ＝（ 298～ 987K） 當(dāng) ?T 987K 時(shí) 55100θm , 29 8θm , 98 7 ＝HH ? J ? m ol? 1 THH lT )( )(Mg Clθm , 29 8θm, 2 ?? ＝ （ 984～ 1691K） 163290θm , 29 8θm , 16 91 ＝HH ? J ? m ol? 1 當(dāng) ?T 1691K 時(shí)， 1523(g )MgClθm, 2 9 8θ ,m )(2?? ?????? TTTHH T ＝（ 1691～ 2023K） 12 計(jì)算生成物相對(duì)焓之和： 2MgClθm, 2 9 8θm,Tiθm, 2 9 8θm,θ 2 98m,θm, 2)( ）（＋）＝（生成物 HHHHHHv TTiTi ???? 1523,θm, 2 9 8θm, )( ??????? TTTHHv iTi －生成物 ＋＝－當(dāng) T=298~987K 當(dāng) ?T 987K 時(shí)， 129980)( ,θm , 29 8θm, ＝生成物iTi HHv ?? J ? m ol ? 1 當(dāng) T= 987~1155K 23,θm, 2 9 8θm, )( TTHHv iTi ?????? ＝生成物當(dāng) ?T 1 15 5K 時(shí)， 252800)( ,θm , 29 8θm , 11 55 ＝生成物ii HHv ?? J ? m ol ? 1 23,θm, 2 9 8θm, )( TTHHv iTi －生成物 ＋＝ ????當(dāng) T=1155~1691K 當(dāng) ?T 1691K 時(shí)， 372730)(,θm , 29 8θm , 16 91 ＝生成物ii HHv ?? J ? m ol ? 1 13 1523,θm, 2 9 8θm, )( ??????? TTTHHv iTi －生成物 ＋＝當(dāng) T=1691~1933K 當(dāng) ?T 1691K 時(shí)， 685190)( ,θm , 29 8θm , 16 91 ＝生成物ii HHv ?? 1m olJ ?? 由上述計(jì)算可以看出， 29 8 K 時(shí) Mg （ s ）還原 T i Cl 4 （ g ），反應(yīng)放出的熱量（－ 51 k J ）大于加熱生成物 2M g Cl 2 ( l ) 和 Ti?? 到 1 691K 所吸收的熱量（ 372. 7 3k J ），但小于加熱生成物Ti?? 和 2M gCl 2 ( g) 到 1691K 氣化所需吸收的熱量（ 685. 1 9kJ ）。 反應(yīng)開(kāi)始后，排出余熱是控制工藝過(guò)程的重要條件之一。因此，在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中要加入冷卻劑，借以消耗多余的熱量?，F(xiàn) 以［ C］氧化成 CO為例，計(jì)算當(dāng)鐵水中碳由 w[C]為 1％降至 ％將使煉鋼熔池溫度升高多少度 ?并計(jì)算添加廢鋼的冷卻效果。H? 39。HQst?cp,st?T+( Qsl+ Qfr) cp,sl,fr?T 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式 , 得 ?? T 84K , 即氧化 1 ％ C 可使煉鋼熔池的溫度升高 84 度。下面計(jì)算加入 1kg 、 29 8K 的廢鋼升溫到煉鋼溫度 187 3K 所吸收的熱量（ H? ）。 奧氏體不銹鋼的一般鋼號(hào)為 1Cr18Ni9（ Ti），即，C≤%， Cr17%～ 19%， Ni8%～ %， Mn1%～ 2%，S≤%， P≤%。按鋼號(hào)要求事先配好料，然后在電爐內(nèi)熔化生產(chǎn)不銹鋼。不銹鋼生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大約30%～ 50%的返回料。然而，若想使用返回料，用鐵礦石作氧化劑，只會(huì)造成鉻的大量氧化，而碳并不氧化，從而達(dá)不到去碳保鉻的目的。 即，生產(chǎn) 1Cr18Ni9不銹鋼時(shí)，Cr不能一次配到 18%，而只能配到 12%～ 13%。 該工藝具有如下四個(gè)特點(diǎn)： （ 1）原材料不受任何限制，各種高碳材料均可以使用； （ 2）配料時(shí) Cr可以一次配足 ?? （ 3）采用真空或半真空吹煉，或者先在常壓下吹氧脫碳到一定程度后，再進(jìn)行真空或半真空處理； （ 4）鋼液中 [Cr]的回收