Стадии и режимы гетерогенных процессов

Большинство реакций металлургических процессов протекают между веществами, которые находятся в различных соприкасающихся фазах, поэтому они называются гетерогенными.

Гетерогенные реакции имеют наибольшее значение в следующих процессах: горение топлива, восстановление твердых оксидов углеродом или газами, распределение веществ между жидкими несмешивающимися фазами (металлы и шлаки), растворение газов в металлах и шлаках, дегазация (обратная реакция растворению), растворение твёрдых тел в жидкостях, кристаллизация расплавов, различные превращения в твердых металлах и сплавах.

Гетерогенные процессы сложны и протекают в несколько стадий (по меньшей мере три):

I стадия - перенос реагирующих веществ к реакционной зоне (поверхности раздела фаз);

II стадия - собственно гетерогенная химическая реакция;

III стадия - отвод продуктов реакции из зоны реагирования.

Во всех стадиях скорости процессов пропорциональны величине поверхности раздела фаз. Следовательно, скорости гетерогенных реакций зависят от отношения величин поверхности раздела фаз к их объёму.

Суммарная скорость гетерогенного процесса определяется скоростями отдельных стадий. Скорость процесса определяет стадия с наименьшей скоростью.

Если самой медленной стадией процесса является подвод реагирующих веществ в зоне реакции или отвод из нее продуктов реакции, то процесс протекает в диффузионном режиме, в диффузионной области.

Если стадия с наименьшей скоростью связана с химическим или физическим превращением, то скорость процесса определяется скоростью реакции, процесс протекает в кинетическом режиме, в кинетической области.

В случае сравнимых скоростей диффузии и химического превращения процесс протекает в промежуточной области.