双曲线系统氢闸流管七星造船界面反应率常数凯时娱乐集团网址在渣/金属熔体反应中，若在两相间不通过外部电流，则阳极放出 的电子全部被阴极吸收，因此各种阳极总电流Ia和各种阴极总电流 Ic的代数和应等于零，即

　　界面化学反应的电化学机理实质上就是一个局部电池反应。与金属 腐蚀的电化学机理类似，只要求出电池腐蚀电流，按式(1)就得到 反应速率(或腐蚀速率)的数值。

　　这一电流的值可由阴阳两极的极化曲线的交点来确定。 E 图给出的是对同一电极 在阴极和阳极极化时的 阳极极化曲线 阴极极化曲线 a 极化曲线。可以看出， 以阴极极化为例，电流 b 密度较小时( ab 段)E c 与Ic成比例，Ic升高则E d 与lnIc成比例 (bc段 )， 但电流密度继续升高到 e 一定数值后，Ic将保持 Id 恒定不变，此时电流密 0 度Ic称为极限电流密度。 Ic 阴极电流密度 阳极电流密度 Ia

　　表明lnIi与Ei成正比。与极化曲线）当极化进一步变大，使电极反应进一步加速，由于离子的传递速率 有可能赶不上电极反应的需要，阴极表面离子浓度 ci*z 降低，使得 ci*z 小于本体内浓度 ci z ，即扩散成为限制性环节，电极反应速率(或电流 密度)最大也只能等于离子的最大扩散速率，即对应于 c *z =0的速率， i 即

　　设反应达平衡后，铁液及熔渣中Si的平衡浓度分别为cSi 及 c 4 ， Si 总反应达到平衡时，电池反应的电流密度ISi=0，

　　一般说来，由于高温冶金反应中界面化学反应速率很快，很容易达 到平衡，所以大多数控制性环节都在传质过程中。但也有少量的化 学反应，例如渣中SiO2的还原，限制性环节为界面化学反应。这类 问题的处理较为复杂，但很有意义。 先就界面化学反应的电化学机理作一般介绍，然后应用于渣中SiO2 的还原动力学分析。

　　2）当极化变大后，i 的绝对值增大，但对阴极极化来说 i 0，因而 式(9)中第一项可忽略

　　现在来确定E。 实验证明，阴极反应速率大大小于阳极反应，可以认为阳极反应 达到平衡，因而阳极反应的电势可按平衡时的涅恩斯特公式计算

　　在讨论的具体问题中，铁液和石墨坩埚接触，因而其含C量为一不变 的饱和值；渣中O2－离子浓度较大，忽略其在反应过程中的变化也不 会带来很大的误差；此外pCO也可以看作常数。因而阳极电势在整个 反应过程中可以看作一常量。 当阳极与阴极组成电池时，阴极电势会由于极化而达到上述的恒定 值，直至整个电池反应达到平衡，这一电势将始终不变。据此，可 求出这一恒电势值。

　　如果渣和金属熔体之间存 在两种不同的电极反应它 们对应的电极电势不同， 当金属熔体构成外电路以 后，两极间因电势差而产 生电流，它使其中一极发 生阴极极化，另一极发生 阳极极化。如图所示。极 化的结果使两极的电势互 相接近，直至完全相等为 止。此时对称的电流称为 腐蚀电流，以符号Icor表 示，对应的电势用Ecor表 示。由Icor按式(1)可计算 反应速率

　　联立式(1)、(2)、(4)和(5)，可以解出未知数 ci* ，ci Z  及Ei，从而得 到反应速率。但求解过程复杂，在某些具体问题中引入某些假设后处 理可简化。

　　当电极电势等于平衡电极电势Ei (eq)时，电极反应达到平衡，电 流密度Ii= 0。式(2)左右两边相等，

　　式左右两边分别表示金属溶于炉渣及金属离子沉积到金属上的速率。 这两个速率相等表明电极反应达到平衡。 达到动态平衡时的溶解或沉积速率称为交换电流密度，用Ii(o)表示，

　　1）当极化很小 时，i＝Ei - Ei(eq)1，式中的指数项展成级数后的 高次项可以忽略，

　　式中, Ei为i物质的电极电势； ci* 为金属原子i在界面上的浓度；c*Z  为金属离子iz 在界面上的浓度；i为参数，其数值在0和1之间；ki 为i溶解的速率常数； ki Z  为iz沉积的速率常数。 上式右端第一项代表金属溶解的电流密度，第二项则为离子沉积到金 属上的电流密度。显然，若第一项大于第二项，Ii 0，电极反应的总 效应是阳极溶解；反之，Ii 0，则电极反应的总效应是阴极沉积，当 Ii = 0时，电极反应达到平衡。 式中， ci* ，ci Z  及Ei都是未知数，但可以通过一些附加条件把它们求 出来。

　　根据电化学理论，阴极或阳极 电流密度的大小与电极电势Ei及该物 质在电极表面附近的浓度(更确切地说应为活度)有关，其关系式为

　　式中, zi为氧化或还原的得失电子数；F为法拉第常数，F=96,500C； A为阴极或阳极的面积。 上式包括i物质的阳极溶解或阴极沉积。阳极溶解的情况ni及Ii为正 值，而阴极沉积则应为负值。因此，只要求得电流密度Ii的值就可以 计算反应的速率。

　　若所研究的反应过程中， 扩散进行很快，则界面浓 度可用本体内浓度代替。 讨论：以阴极极化为例

　　反应可有两种完全不同的机理：一种是反应物(分子或离子)直接碰撞， 交换电子后变成生成物；另一种是A的氧化和B2的还原是以电极反应 的形式实现的，这是由金属导体来传递交换电子的。

　　综上所述，极化曲线中ac段属于电化学控速，与此相应的极化称为 电化学极化或活化极化，de段属于扩散控制范围，它对应的极化称 为浓差极化。而过渡的cd段称为混合控制。 二. 铁液中SiO2还原的动力学 在石墨坩埚中，盛有铁液和含有SiO2的渣，熔融后铁液中的C与渣 中SiO2发生反应 2[C](SiO2)=[Si]2CO(g) 实验发现，上面这一渣钢反应即使在高温下也非常缓慢，各物质在 界面上的浓度远没有达到平衡。因此，认为界面反应是速率的控制 性环节。其电化学机理为

　　后一种机理称为电化学机理。由于金属/渣反应中，金属液是电的 良导体，因此电化学机理在冶金反应中有实际意义。

　　电化学反应速率可由阳极溶解或阴极沉积速率确定。这一速率与电 流密度Ii关系为(对i物质而言)

　　从图中还可以看出，阴阳两极的电势差越大，以及阳极极化越小， 则交点对应的电流Icor越大。但若交点进入阴极曲线的de段以后， 则Icor将保持不变，此时Icor与Id相等（如图中(3)所示）。 这里所述的用图解法求腐蚀电流和解联立方程求反应速率实际是一 回事。因为式(2)即电极极化曲线的表示式。阴阳两极极化曲线）