概述
相穩定區圖
(stability diagram)又稱優勢區 圖。一種冶金過程熱力學參數狀態圖(predominance area diagram)，表示冶金過程中複雜體系組分間的化 學反應達到平衡時的熱力學條件和凝聚相組分穩定存 在的熱力學條件。例如由金屬Me及其硫化物Mes、氧 化物MeO、硫酸鹽meso;和氣相中的502、O:組成的 體系中獨立反應的平衡條件及各凝聚相穩定存在條件 可用圖l所示的Me一S一O等溫穩定區圖表示。體系中 存在著五個獨立反應及平衡條件，分別為: 一壇poz之間關係，獲得Me一S一O系 等溫穩定區圖‘圖1)。圖中各線分別表示兩凝聚相與 氣相的平衡共存條件，線間區域表示該凝聚相組分穩 定存在的條件(或區域)，故稱穩定區圖。 Q :萬戶川 久11}t ’巨Me·…… lgp(一2一。 圖1 Me一S一O系穩定區圖(T二常數) 普巴(M.J.N.Pourbaix)等人於1948年提出用圖 解法研究化學反應的平衡關係，並首次繪製電位一pH 圖，一種用於濕法冶金過程的穩定區圖，因此它也稱作 Pourbaix圖。1993年納凱(0.Knaeke)提出用穩定區 圖來描述火法冶金過程。1960年凱洛格 (H.H.Kellogg)和巴蘇(S·K·Basu)將圖解法套用於 Pb一S一0系，作出了相應的穩定區圖。故火法冶金中又 將穩定區圖稱作Kollogg圖(Kellogg diagram)。
原理
穩定區圖是在已有熱力學數據的基礎上用熱力學 計算的方法而繪製的，其種類較多。根據不同用途選取 不同狀態參數作縱坐標和橫坐標，可以得到各種形式 的穩定區圖。常見的用於冶金過程的穩定區圖有以下 幾種: (1)化學反應標準吉布斯自由能變化昭“與溫度 T關係圖。例如圖2為Nb一0一C系主要反應的標準吉 布斯自由能變化與溫度的關係圖，它反映了不同條件 下穩定相的形態、溫度及真空度對反應的影響及欲得 到某種形態產品應控制的熱力學條件。此種類型的圖 也稱作pourbaix一Ellingham圖。 (2)化學反應平衡常數的對數lgK對溫度的倒數 1/T關係圖。如化學反應FeO+CO—Fe+CO:的 19凡l/T關係圖，它表征了系統的平衡狀態與溫度及 氣氛的關係。 (3)化學反應等熱力學參數穩定區圖。當固定某一 熱力學參數如體系溫度或者某一氣相組分分壓不變 時，便可獲得複雜體系組分間發生化學反應達到平衡 時的等溫等壓穩定區圖。圖1便是等溫下Me一0一S系 的穩定區圖，它既可用以分析在一定溫度下金屬硫化 礦的氧化焙燒或硫酸化焙燒條件，也可用以研究在一 定溫度下金屬在硫、氧氣氛中的腐蝕、氧化情況。 同樣保持50:分壓psoZ固定不變所獲lgpoZ與 1/T之間關係的等50:分壓穩定區圖也常使用。它能 夠明確說明一定50:分壓下溫度條件的改變對凝聚 相穩定存在條件的影響。 濕法冶金中的電位一pH圖也是等溫穩定 區圖的另一種形式，也稱作Pourbaix圖。它 在濕法冶金浸出、淨化過程以及金屬腐蝕方 面都得到廣泛的套用。 除上述含一種金屬組元的穩定區域圖 外，亦可將兩種金屬同類型的穩定區域圖疊 加得重疊的穩定區圖。例如Fe一S一0系與Cu- S一O系重疊穩定區
