Автор Даша Бергель задал вопрос в разделе Школы
Можно основные химические реакции для производства чугуна и стали? Очень срочно. и получил лучший ответ
Ответ от Александр Трофимов[гуру]
При плавке чугуна или стали в первую очередь окисляется железо (согласно закону действующих масс), ввиду превалирующего его содержания в сплаве:
2Fe+O2→2FeO,
4FeO+ O2→2Fe2O3,
Однако ввиду того, что ряд примесей, содержащихся в металле, имеют большее сродство к кислороду, чем железо, они восстанавливают железо из окислов. Поэтому окисление примесей производится как непосредственно кислородом, так и за счет реакций с окислами железа Последовательность реакций подчиняется законам химического сродства:
Si + O2 →Si O2, Si + 2FeO→2Fe + SiO2,
2 Мn→O2 →2 МnО, Мn+FeO→Fe+МnО,
2С + O2→2СО, С + FeO→Fe+СО,
С + O2→CO2,
4Р + 5O2→2Р2O5, 2P + 5FeO→5Fe + P2O5
Удаление фосфора успешно протекает в металлургических чах с основной футеровкой Общий ход реакций, связанных с алением фосфора, будет следующим:
2 Р + 5 FeO→Р2О5+5Fe + 47 850 кал,
Р2О5 + 3 FeO→(FeO)3 Р2О5 + 52 360 кал,
(FeO)3 Р2О5 + 4СаО→(СаО) 4 Р2О5 + 3 FeO + 108 340 кал.
Фосфор удаляют в начальный период плавки, создавая окислительные шлаки высокой основности Серу удаляют в металлургических печах с основной футеровкой при высокой основности шлака:
FeS+СаО↔CaS 4- FeO,
MnS+СаО↔CaS+МnО.
Эти реакции носят обратимый характер, и при наличии в шлаке повышенного количества FeO они идут в обратном направлении. Весьма благоприятные условия для удаления серы можно создать при плавке стали в электрических печах под восстановительным и карбидным шлаком:
FeS +СаО + С→CaS+Fe + СО,
MnS+СаО +С→CaS + Мn+СО,
3 FeS+СаС2 + 2 СаО→3 Fe+3CaS + 2 СО,
3MnS+CaC2+2CaO→3Мn+3CaS + 2СО.
Поэтому удаление серы протекает весьма успешно в электропечах, в которых легко создать восстановительную атмосферу. Закись железа растворяется в металле и шлаке. Закись железа в твердом металле является вредной примесью. Поэтому ее Стремятся удалить из металла во время плавки путем раскисления.
Шлак и металл можно рассматривать как две несмешивающиеся жидкости, находящиеся в равновесии, в которых растворяются FeO, FeS и другие соединения. По закону распределения отношение концентраций растворенных в этих жидкостях веществ есть величина постоянная при данной температуре, например:
Отношение L называют коэффициентом распределения. В соответствии с этим законом процессы раскисления стали можно проводить в двух направлениях: в жидком металле путем осадочного раскисления, или в жидком шлаке путем диффузионного раскисления. При осадочном раскислении в жидкую сталь в конце плавки добавляют раскислители: ферромарганец, ферросилиций, алюминии и другие элементы, сродство к кислороду у которых больше, чем у железа:
FeO + Мn→Fe + МnО,
2FeO + Si→2Fe + SiO2,
3 FeO +2 Al→3 Fe + Al2O3