相穩定區圖，又稱優勢區圖，是在已有熱力學數據的基礎上用熱力學計算的方法而繪製的，常見的用於冶金過程套用之中。
基本介紹
- 中文名：相穩定區圖
- 又稱：優勢區圖
- 方法：熱力學計算
- 套用：冶金過程
內容簡介,原理,
內容簡介
相穩定區圖
(stability diagram)又稱優勢區 圖。一種冶金過程熱力學參數狀態圖(predominance area diagram)，表示冶金過程中複雜體系組分間的化 學反應達到平衡時的熱力學條件和凝聚相組分穩定存 在的熱力學條件。例如由金屬Me及其硫化物Mes、氧 化物MeO、硫酸鹽meso;和氣相中的502、O:組成的 體系中獨立反應的平衡條件及各凝聚相穩定存在條件 可用圖l所示的Me一S一O等溫穩定區圖表示。體系中 存在著五個獨立反應及平衡條件，分別為: 一壇poz之間關係，獲得Me一S一O系 等溫穩定區圖(圖1)。概述圖中各線分別表示兩凝聚相與 氣相的平衡共存條件，線間區域表示該凝聚相組分穩 定存在的條件(或區域)，故稱穩定區圖。 Me一S一O系穩定區圖(T二常數) 普巴(M.J.N.Pourbaix)等人於1948年提出用圖 解法研究化學反應的平衡關係，並首次繪製電位一pH 圖，一種用於濕法冶金過程的穩定區圖，因此它也稱作 Pourbaix圖。1993年納凱(0.Knaeke)提出用穩定區 圖來描述火法冶金過程。1960年凱洛格 (H.H.Kellogg)和巴蘇(S·K·Basu)將圖解法套用於 Pb一S一0系，作出了相應的穩定區圖。故火法冶金中又 將穩定區圖稱作Kollogg圖(Kellogg diagram)。
原理
穩定區圖是在已有熱力學數據的基礎上用熱力學計算的方法而繪製的，其種類較多。根據不同用途選取不同狀態參數作縱坐標和橫坐標，可以得到各種形式的穩定區圖。常見的用於冶金過程的穩定區圖有以下幾種:
(1)化學反應標準吉布斯自由能變化昭“與溫度 T關係圖。例如Nb一0一C系主要反應的標準吉布斯自由能變化與溫度的關係圖，它反映了不同條件 下穩定相的形態、溫度及真空度對反應的影響及欲得到某種形態產品應控制的熱力學條件。此種類型的圖也稱作pourbaix一Ellingham圖。
(2)化學反應平衡常數的對數lgK對溫度的倒數 1/T關係圖。如化學反應FeO+CO—Fe+CO:的l/T關係圖，它表征了系統的平衡狀態與溫度及氣氛的關係。
(3)化學反應等熱力學參數穩定區圖。當固定某一熱力學參數如體系溫度或者某一氣相組分分壓不變時，便可獲得複雜體系組分間發生化學反應達到平衡 時的等溫等壓穩定區圖。等溫下Me一0一S系 的穩定區圖，它既可用以分析在一定溫度下金屬硫化的氧化焙燒或硫酸化焙燒條件，也可用以研究在一定溫度下金屬在硫、氧氣氛中的腐蝕、氧化情況。 同樣保持50:分壓psoZ固定不變所獲lgpoZ與 1/T之間關係的等50:分壓穩定區圖也常使用。它能 夠明確說明一定50:分壓下溫度條件的改變對凝聚相穩定存在條件的影響。
濕法冶金中的電位-pH圖也是等溫穩定區圖的另一種形式，也稱作Pourbaix圖。它在濕法冶金浸出、淨化過程以及金屬腐蝕方面都得到廣泛的套用。 除上述含一種金屬組元的穩定區域圖外，亦可將兩種金屬同類型的穩定區域圖疊加得重疊的穩定區圖（例如Fe-S-O系與Cu-S-O系重疊穩定區）
