Алюминотермическая реакция

Видео алюминотермической реакции получения нержавеющей стали из железной руды

Алюминотермические реакции — это экзотермические химические реакции с использованием алюминия в качестве восстановителя при высокой температуре. Процесс промышленно полезен для сплавов железа . производства ^{[ 1 ]} Наиболее ярким примером является термитная реакция между оксидами железа и алюминием с образованием самого железа :

Fe ₂ O ₃ + 2 Al → 2 Fe + Al ₂ O ₃

Однако эта специфическая реакция не имеет отношения к наиболее важному применению алюминотермических реакций — производству ферросплавов. более дешевый восстановитель — кокс используется Вместо этого для производства железа посредством карботермической реакции .

История

Алюминотермия началась с экспериментов российского ученого Николая Бекетова из Харьковского университета на Украине, который доказал, что алюминий восстанавливает металлы из их оксидов при высоких температурах. Реакцию впервые использовали для безуглеродного восстановления оксидов металлов. Реакция сильно экзотермична , но имеет высокую энергию активации , поскольку сначала необходимо разорвать прочные межатомные связи в твердых телах. Оксид нагревали с алюминием в тигле в печи. Неуправляемая реакция позволяла производить лишь небольшие количества материала. Ганс Гольдшмидт усовершенствовал алюминотермический процесс между 1893 и 1898 годами, поджигая смесь мелкого оксида металла и алюминиевого порошка с помощью стартовой реакции без внешнего нагрева смеси. Этот процесс был запатентован в 1898 году и в последующие годы широко использовался для сварки рельсовых путей .

Приложения

Алюминотермическая реакция используется для производства нескольких ферросплавов , например феррониобия из пятиокиси ниобия и феррованадия из железа, оксида ванадия (V) и алюминия. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Процесс начинается с восстановления оксида алюминия:

3 В ₂ О ₅ + 10 Al → 5 Al ₂ О ₃ + 6 В

Таким же способом можно получить и другие металлы из их оксидов. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Алюминотермические реакции использовались для сварки железнодорожных путей на месте, что полезно при сложных установках или локальном ремонте, который невозможно выполнить с использованием непрерывносварных рельсов. Другим распространенным применением является сварка медных кабелей (проводов) для использования в местах прямого захоронения (заземления). Это по-прежнему единственный тип электрического соединения, признанный IEEE (IEEE, Std 80–2001) как непрерывный несращенный кабель.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Рудольф Фихте. «Ферросплавы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a10_305 . ISBN 978-3527306732 .
^ Клод Дюфрен и Гислен Гойетт. «Производство феррониобия на шахте Ниобек в 1981–2001 гг.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 г. Проверено 2 сентября 2008 г.
^ Дэвис, Джозеф Р. (1993). Алюминий и алюминиевые сплавы . АСМ Интернешнл. ISBN 978-0-87170-496-2 .
^ Гупта, Чиранджиб Кумар (2006). Химическая металлургия: принципы и практика . Вайли-ВЧ. ISBN 978-3-527-60525-5 .
^ Ван, LL; Мунир З.А.; Максимов Ю.М. (1993). «Термитные реакции: их использование в синтезе и обработке материалов». Журнал материаловедения . 28 (14): 3693–3708. Бибкод : 1993JMatS..28.3693W . дои : 10.1007/BF00353167 . S2CID 96981164 .

[Ullmann-1] Перейти обратно: ^а ^б Рудольф Фихте. «Ферросплавы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a10_305 . ISBN 978-3527306732 .

[2] Клод Дюфрен и Гислен Гойетт. «Производство феррониобия на шахте Ниобек в 1981–2001 гг.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 г. Проверено 2 сентября 2008 г.

[alalloy-3] Дэвис, Джозеф Р. (1993). Алюминий и алюминиевые сплавы . АСМ Интернешнл. ISBN 978-0-87170-496-2 .

[gupta-4] Гупта, Чиранджиб Кумар (2006). Химическая металлургия: принципы и практика . Вайли-ВЧ. ISBN 978-3-527-60525-5 .

[5] Ван, LL; Мунир З.А.; Максимов Ю.М. (1993). «Термитные реакции: их использование в синтезе и обработке материалов». Журнал материаловедения . 28 (14): 3693–3708. Бибкод : 1993JMatS..28.3693W . дои : 10.1007/BF00353167 . S2CID 96981164 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]