Interfacial Phenomena and Metallurgical Processes

Abstract

Although interfacial phenomena have no effect on the equilibria between metals, slags and gases, they may exert profound effects on the rates of reactions which occur across interfaces involving these phases. Non-reacting surface-active solutes may tend to keep reactants which are less surface-active out of the interface and so retard reaction. They may also retard mass transfer and hence reaction, by impeding surface renewal. But surface active solutes which enter into reactions, may speed up surface renewal and accelerate reaction by causing turbulence in the vital interfacial region. Examples of all three effects are discussed and their relative importance considered. It would appear that interfacial blocking may retard rates by up to one hundred fold, whereas retardation or enhancement of surface renewal in stirred systems is only likely to decrease or increase rates by factors of up to five or ten.Interfacial phenomena may also affect the coalescence of metal drops in slags and influence the foaming of slags and the nucleation of gases in metals. Résumé Bien que les phénoménes d'interfaces n'aient aucun effet sur les équilibres entre metaux, scories et gaz, ils peuvent cependant exercer une profonde influence sur les vitesse des réactions qui se déroulent aux interfaces entre ces phases.Les produits ayant une activité à la surface, mais ne réagissant pas tendent à conserver les composés réactifs, mais moins actifs à la surface, loin de l'interface et à retarder ainsi la reaction. Ils peuvent aussi retarder le transfert de masse, et en conséquence la réaction, en empêchant le renouvellement de la surface. Mais les produits actifs à la surface qui entrent dans les réactions peuvent accélérer son renouvellement et la réaction en causant des turbulences dans les région de l'interface. Des examples des trois effets sont discutés et leurs importances relatives considérées. Il apparaitrait que le blocage de l'interface peut diminuer la vitesse de réaction jusqu'à un facteur 100, alors que dans les systèmes agites, le retardement ou l'augmentation de la vitesse de renouvellement de la surface peu seulement augmenter ou decroitre de facteurs allant de 5 à 10.Les phénomènes d'interfaces peuvent aussi affecter la coalescence des gouttes de métal dans la scorie, influencer le moussage des scories et la nucléation des gaz dans les métaux.