铁氧化物的分解、还原与再氧化（一）

    氧化物的分解、还原及再氧化反应是烧结过程中化学反应中一个重要部分，它影响烧结矿的矿物组成及液相的形成，从而影响烧结矿的质最。例如适当控制烧结气氛以减少铁氧化物的还原过程，促使Fe₂O₃生成而减少FeO的形成，这有利于烧结矿还原性的提高。
   （一）铁氧化物的分解
    烧结料中有许多氧化物，在铁料中主要是铁或锰氧化物，在熔剂中有钙镁氧化物，这些氧化物在烧结过程中是否发生分解反应决定于它们的化学反应式的平衡常数(Kp)及等压位的变化(ΔZ)一般金属氧化物的分解可按下式表示：
                                      2MeO=2Me+O₂
    如MeO及Me是以固相存在而不互相熔解，则上式的反应平衡常数即等于分解压力：
                                       K_p=P_o2
    分解压力与反应的标准等压位的关系为：
                                     ΔZo=-KTlnP_o2
    当气相中氧的分压为P′_o2时，则

    当P_o2＞P′_o2时,ΔZ＜0氧化物分解，
    当P_o2＜P′_o2时,ΔZ＞0反应向生成氧化物的方向进行；
    当P_o2=P′_o2时,ΔZ=0反应趋于平衡状态。
    在大气中P′_o2=0.21而大多数金属氧化物的分解压力比0.21气压小得多，所以大多数金属氧化物在大气中是比较稳定的。

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    MnO₂,Mn₂O₃,Fe₂O₃的分解压力比较大，MnO₂在460℃的分压为0.21,550℃的分压为1.0大气压(98066.5帕),Mn₂O₃达到相应分压的温度为927℃及1100℃因而铁锰的高级氧化物(即氧化程度高的氧化物)在烧结过程中干燥带或预热带就开始分解甚至已很剧烈，而Fe₂O₃在1383℃分解压力为0.21,在1452℃分解压力为1.0,要比锰的高级氧化物分解困难一些。在烧结条件下，烧结冷却带的气体的实际压力为0.9大气压(0.9×98066.5帕），所以氧的分压为0.18～0.19大气压(0.9×98066.5帕);预热带废气含氧8～10%,氧的分压在0.072～0.09大气压(×98066.5帕),在燃烧带烧结温度可达1350～1450℃,氧的分压靠近碳粒处则比预热带的更低，因而Fe₂O₃发生分解或剧烈分解。磁铁矿Fe₃O₄在1500℃只有10^-7.5气压(×98066.5帕),所以在烧结条件下分解是不可能的。但在有SiO₂存在的条件下，温度高于1300～1350℃,它可按下式进行分解：
                           2Fe₃O₄+3SiO₂=3(FeO)₂·SiO₂+O₂
    浮士体(Fe_xO)的热分解在烧结条件下是不可能的，因为它的分解压力在同一温度下比Fe₃O₄还低。
    可以用下式计算FeO的分解温度：

    因此在烧结条件下FeO不可能分解。烧结料中还有许多氧化物，其分解压力比FeO还要小，因此要求分解温度更高。凡是ΔZ°负值愈大，金属与氧亲和力越大，即该金属氧化物愈不易分解，从图中看到钙、镁氧化物，其ΔZ°最小，因而在烧结的温度及气氛下不发生任何分解。
   （二）铁氧化物的还原
    在烧结过程中，靠近燃料颗粒处存在着还原性气体CO以及赤热燃料粒，所以有很强的还原性气氛，因此烧结料中铁、锰等氧化物及液相中的铁、锰氧化物将受到还原。
    即A,B,C,D分别为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO及Fe的稳定区，见图2当有过剩的固定碳存在时，铁的各级氧化物的还原反应产物决定于气化反应的平衡曲线CO₂+C=2CO,见图3.