문) CaC2에 의한 용철중의 탈황반응을 <CaC2>+[S]=<CaS>+2<C>---(1)라고 하는 경우,
용철중에 [S]의 탈황한계 농도를 1500도에서 구하시오.
단, CaC2, CaS는 고체물질이라고 가정하고, 용철은 탄소포화(5.1wt%, 1500도)라고 한다.
용철중의 C, S이외의 불순물은 용해되어 있지 않다고 가정한다.
상호활량조계수 : es(c) = 0.24
표준자유에너지 변화 :
: Ca(l) + 1/2S2(g) = CaS(s), △G˚ = -131780 + 24.94T ----(2)
: Ca(l) + 2C(s) = CaC2(s), △G˚ = -13700 + 6.80T ----(3)
: 1/2S2(g) = [S], △G˚ = -31520 + 5.27T ----(4)
풀) 식(1)은 (3)식, (4)식으로 부터, △G˚ = -86560 + 26.47T
--------CaC2 는 고체이므로 aCaC2 = 1,
--------CaS 는 고체이므로 aCaS = 1,
--------C는 탄소포화이므로 aC = 1, 따라서,
log fs[%S] = -18920/T + 5.79
log fs = es(c)*[%C] -------------------------- 상호활량조계수 : es(c) = 0.24 대입하면
log [%S] = -0.24*[%C] - (18920/T) + 5.79 ------T = 1500도의 용철중에 탄소용해도는 5.01wt%이므로
log [%S] = -6.105
따라서, [%S] = 7.9 x 10^(-7) ------------------탈황 한계농도임.
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