Đề bài

Nêu nguyên tắc chung để luyện quặng thành gang. Viết các phương trình hoá học trong quá trình luyện quặng thành gang và luyện gang thành thép.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Xem lí thuyết hợp kim sắt: gang, thép. Tại đây

Lời giải chi tiết

Nguyên tắc chung để sản xuất gang : Khử sắt trong oxit bằng CO ở nhiệt độ cao. Trong lò cao, sắt có hoá trị cao bị khử dần đến sắt có hoá trị thấp theo sơ đồ :

Fe2O3 -------> Fe3O4 -------> FeO -----> Fe

Người ta nạp nguyên liệu vào lò cao thành từng lớp than cốc và lớp quặng (và chất chảy) xen kẽ nhau. Không khí nóng được đưa vào từ phía trên nồi lò đi lên.

  • Những phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang.

- Phản ứng tạo chất khử CO : Không khí nóng được nén vào lò cao, đốt cháy hoàn toàn than cốc : C + O2 —>CO2

Khí CO2 đi lên trên, gặp than cốc, bị khử thành CO :

CO2 + C —-> 2CO

- CO khử sắt trong oxit sắt

3Fe2O3 + CO -------- > 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO —------> 3FeO + CO2

 FeO + CO —------> Fe + CO2  

Sắt nóng chảy hoà tan một phần C, Si, P và S tạo thành gang.

Những phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện gang thành thép

Không khí giàu oxi hoặc oxi sẽ oxi hoá lần lượt các tạp chất trong gang nóng chảy,

Trước hết, silic và mangan bị oxi hoá :

Si + O2 —> SiO2 ;   2Mn + O2 —> 2MnO.

Tiếp đến cacbon, lưu huỳnh bị oxi hoá :

2C + O2—> 2CO ;     S + O2 —> SO2.

Sau đó photpho bị oxi hoá :        

4P + 5O2 —> 2P2O5

Sau khi các tạp chất trong gang bị oxi hoá hết, sẽ có một phần sắt bị oxi hoá :

2Fe + O2 —> 2FeO

Trước khi kết thúc quá trình luyện gang thành thép, cần thêm vào lò một lượng gang giàu mangan nhằm 2 mục đích sau :

- Mn khử sắt(II) trong FeO thành sắt :

Mn + FeO —> Fe + MnO.

- Gia tăng một lượng nhất định cacbon trong sắt nóng chảy để được loại thép có hàm lượng cacbon như ý muốn.

soanvan.me