稳定区图发表评论(0)编辑词条

　　稳定区图(stability diagram)

　　又称优势区图。一种冶金过程热力学参数状态图(predominance area diagram)，表示冶金过程中复杂体系组分间的化学反应达到平衡时的热力学条件和凝聚相组分稳定存在的热力学条件。例如由金属Me及其硫化物MeS、氧化物MeO、硫酸盐MeSO4和气相中的SO2、O2组成的体系中独立反应的平衡条件及备凝聚相稳定存在条件可用图1所示的Me-s-O等温稳定区图表示。体系中存在着五个独立反应及平衡条件，分别为：

　　当保持温度固定不变，由热力学数据可以计算出各反应平衡时lgpso2-lgpo2之间关系，获得Me-S-O系等温稳定区图(图1)。图中各线分别表示两凝聚相与气相的平衡共存条件，线间区域表示该凝聚相组分稳定存在的条件(或区域)，故称稳定区图。

　　普巴(M．J．N．Pourbaix)等人于1948年提出用图解法研究化学反应的平衡关系，并首次绘制电位-pH图，一种用于湿法冶金过程的稳定区图，因此它也称作Pourbaix图。1993年纳凯(O．Knacke)提出用稳定区图来描述火法冶金过程。1960年凯洛格(H．H．Kellogg)和巴苏(S．K．Basu)将图解法应用于Pb-S-O系，作出了相应的稳定区图。故火法冶金中又将稳定区图称作Kellogg图(Kellogg diagram)。

　　稳定区图是在已有热力学数据的基础上用热力学计算的方法而绘制的，其种类较多。根据不同用途选取不同状态参数作纵坐标和横坐标，可以得到各种形式的稳定区图。常见的用于冶金过程的稳定区图有以下几种：

(1)化学反应标准吉布斯自由能变化△Gθ与温度丁关系图。例如图2为Nb-O-C系主要反应的标准吉布斯自由能变化与温度的关系图，它反映了不同条件下稳定相的形态、温度及真空度对反应的影响及欲得到某种形态产品应控制的热力学条件。此种类型的图也称作Pourbaix-Ellingham图。

(2)化学反应平衡常数的对数lgK对温度的倒数1／T关系图。如化学反应FeO+CO=Fe+CO2的lgK-1／T关系图，它表征了系统的平衡状态与温度及气氛的关系。

(3)化学反应等热力学参数稳定区图。当固定某一热力学参数如体系温度或者某一气相组分分压不变时，便可获得复杂体系组分间发生化学反应达到平衡时的等温等压稳定区图。图1便是等温下Me-O-s系的稳定区图，它既可用以分析在一定温度下金属硫化矿的氧化焙烧或硫酸化焙烧条件，也可用以研究在一定温度下金属在硫、氧气氛中的腐蚀、氧化情况。

　　同样保持SO2分压pso2固定不变所获lgpo2与1／T之间关系的等SO2分压稳定区图也常使用。它能够明确说明一定SO2分压下温度条件的改变对凝聚相稳定存在条件的影响。

　　湿法冶金中的电位-pH图也是等温稳定区图的另一种形式，也称作Pourbaix图。它在湿法冶金浸出、净化过程以及金属腐蚀方面都得到广泛的应用。

　　除上述含一种金属组元的稳定区域图外，亦可将两种金属同类型的稳定区域图叠加得重叠的稳定区图。例如Fe-S-O系与Cu-S-O系重叠稳定区图，它可用以研究铜、铁混合硫化物焙烧时，控制不同条件使之得不同形态生成物，从而获得进行分离的条件。

　　稳定区图很直观、简捷地描述了复杂体系各组分问平衡条件及存在范围，在分析冶炼过程相组成变化、制取某些凝聚相或确定某些组分的分离条件，以及研究氧化、腐蚀等问题都得到广泛应用。随着计算机的普及，人们将大量热力学数据贮存入计算机。在编入适当的程序以后，可以根据需要由计算机绘制出各类稳定区图。