Чёрная металлургия: чугун и сталь
Доменный процесс. Сырьё: железная руда (\(\ce{Fe2O3}\) — гематит, \(\ce{Fe3O4}\) — магнетит, \(\ce{FeCO3}\) — сидерит; пирит \(\ce{FeS2}\) напрямую не используют), кокс, флюсы \((\ce{CaCO3})\), нагретый воздух, обогащённый кислородом.
| Что происходит | Реакции |
|---|---|
| Горение кокса, образование восстановителя | \(\ce{C + O2 -> CO2}\); \(\ce{CO2 + C -> 2CO}\) |
| Восстановление руды (косвенное — \(\ce{CO}\), прямое — \(\ce{C}\)) | \(\ce{3Fe2O3 + CO -> 2Fe3O4 + CO2}\); \(\ce{Fe3O4 + CO -> 3FeO + CO2}\); \(\ce{FeO + CO -> Fe + CO2}\); \(\ce{FeO + C -> Fe + CO}\) |
| Шлакообразование | \(\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}\); \(\ce{CaO + SiO2 -> CaSiO3}\) (шлак) |
| Науглероживание | \(\ce{3Fe + C -> Fe3C}\) |
Чугун — сплав железа с 2–4,5 % углерода, хрупкий. Доменный газ \((\ce{CO})\) идёт на топливо, шлак — на цемент. Принципы: противоток (шихта сверху, газы снизу), непрерывность, использование побочных продуктов.
Сталь (менее 2 % \(\ce{C}\)) — окислительная переработка чугуна: примеси \(\ce{C}\), \(\ce{Si}\), \(\ce{Mn}\), \(\ce{P}\), \(\ce{S}\) выжигают кислородом: \(\ce{2Fe + O2 -> 2FeO}\); \(\ce{FeO + C -> Fe + CO}\); \(\ce{2FeO + Si -> 2Fe + SiO2}\); \(\ce{FeO + Mn -> Fe + MnO}\). Способы: кислородный конвертер (продувка \(\ce{O2}\), самый распространённый), мартеновская печь, электропечь (легированные стали). Раскисление ферросплавами (\(\ce{FeMn}\), \(\ce{FeSi}\), \(\ce{Al}\)). Легирование: \(\ce{Cr}\) и \(\ce{Ni}\) — нержавеющая сталь; \(\ce{W}\) и \(\ce{V}\) — инструментальная; \(\ce{Mn}\) — износостойкая.
Закрепите теорию: 11 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.
Пройти урок arrow_forward