Kinetic treatment of chemical reactions in emulsion metallurgy

Abstract

Chemical reactions in emulsion metallurgy often take place under transistoric phase contact without mixing within the extracting phase, especially if the phase is finely dispersed. A kinetic treatment of this type of reaction is presented. Limiting cases which correspond to near to – and far from – equilibrium are discussed. Three examples: 1. manganese oxidation in the basic oxygen converter, 2. hot metal desulphurization by lime or calcium carbide, and 3. seperation of hydrogen from liquid steel by inert gas bubbling are calculated. In the case of manganese oxidation, the reaction at the droplets proceeds almost until the equilibrium, whereas in the case of desulphurization the reaction is far from equilibrium. The separation of hydrogen is described by somewhat different equations compared to the other two cases, as the hydrogen reaction obeys Sievert's law and the bubble size changes with change of ferrostatic pressure. Chemische Reaktionen der Emulsionsmetallurgie laufen häufig mit transitorischem Phasenkontakt und ohne Vermischung innerhalb der extrahierenden Phase ab, besonders, wenn diese Phase dispergiert ist. Eine allgemeine kinetische Behandlung dieses Reaktionstyps wird vorgeführt. Grenzfälle sind solche, bei denen die Reaktion am dispergierten Teilchen entweder bis nahe an das Gleichgewicht oder weitab vom Gleichgewicht verläuft. Drei Beispiele, und zwar: 1. die Manganoxidation im Sauerstoffkonverter, 2. die Roheisenentschwefelung mit Kalk oder Calciumcarbid und 3. die Entfernung von Wasserstoff durch Argon-Spülen werden durchgerechnet. Bei der Manganoxidation läuft die Reaktion fast bis zum Gleichgewicht, bei der Entschwefelung weitab vom Gleichgewicht. Die Wasserstoffentfernung wird durch etwas andere Gleichungen als die der beiden ersten Fälle beschrieben, weil hier das Sievertssche Quadratwurzelgesetz gilt und weil die Blasengröße vom ferrostatischen Druck abhängt.