Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
В.№77: Охарактеризовать химические реакции в доменной печи.
В результате взаимодействия оксидов железа с оксидом углерода и твердым углеродом кокса, а также водородом происходит восстановление железа. Восстановление газами называют косвенным, а твердым углеродом – прямым. Реакции косвенного восстановления сопровождаются выделением тепла и происходят в верхних горизонтах печи. Реакции прямого восстановления сопровождаются поглощением тепла и протекают в нижней части доменной печи, где температура более высокая. Восстановление железа из руды происходит по мере продвижения шихты вниз в несколько стадий, от высшего оксида к низшему: Fe 2 O 3 → Fe 3 O 4 → FeO → Fe До температур 700 – 900 °С восстановление осуществляется газовым восстановителем (СО) по реакциям: 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2, Fe 3 O 4 + CO = 2FeO + CO 2, FeO + CO = Fe + CO 2. По мере опускания шихты до горизонтов с температурой 900 – 1200 °С, выделяющийся в ходе восстановления углекислый газ (СО 2) начинает взаимодействовать с углеродом топлива по реакции: СО 2 + С = 2СО. Процесс восстановления существенно изменяется и идет по реакции: FeO + C = Fe + CO. Таким образом, материал, загруженный в доменную печь, начинает восстанавливаться косвенным путем. По мере опускания шихты, выделяющийся в результате восстановления СО 2 начинает взаимодействовать с углеродом твердого топлива и процесс непрямого или косвенного восстановления переходит в прямое восстановление. Часть оксидов железа руды восстанавливается водородом, образующимся в доменной печи в результате реакции разложения паров воды: Н 2 О + С = Н 2 + СО Восстановление оксидов железа водородом происходит также, как оксидом углерода (СО), по стадиям от высших к низшим 3Fe 2 O 3 + H 2 = 2Fe 3 O 4 + H 2 O; Fe 3 O 4 + H 2 = 3FeO + H 2 O; FeO + H 2 = Fe + H 2 O. Водород, как реагент-восстановитель, характеризуется более высокой степенью использования. Вследствие меньшего размера молекулы по сравнению с молекулой СО водород проникает в мелкие поры и трещины восстанавливаемого куска рудного материала, в которые молекулы СО не могут проникнуть. Поэтому, несмотря на относительно небольшое содержание водорода в доменном газе, он производит значительную восстановительную работу. Кроме железа, в доменной печи происходит восстановление и других элементов, входящих в состав шихты.
2.1. Марганец Марганец содержится во всех железных рудах в больших или меньших количествах. В соответствии с принципом последовательных превращений, оксиды марганца восстанавливаются последовательно от высших к низшим: MnO 2 → Mn 2 O 3 → Mn 3 O 4 → MnO → Mn. Высшие оксиды марганца в доменной печи восстанавливаются полностью до MnO непрямым путем, взаимодействуя с СО. Оксид MnO восстанавливается только прямым путем, и то, частично по реакции: MnO + С = Mn + СО. Взаимодействуя с твердым углеродом, MnO образует карбид Mn 3 C, который растворяется в железе, повышая содержание марганца и углерода в чугуне. Другая часть MnO переходит в шлак. 2.2. Кремний Кремний попадает в доменную печь с шихтой в виде SiO 2. Восстановление его, как и марганца, осуществляется частично при высоких температурах твердым углеродом: SiO 2 + 2C = Si + 2CO. Другая часть SiO 2 переходит в шлак, а восстановленный кремний растворяется в железе. 2.3. Фосфор Фосфор в шихтовых материалах находится в виде соединений (FeO) 3 ⋅ P 2 O 5 и (СаО) 3 ⋅ P 2 O 5. При температурах выше 1000 °С фосфат железа восстанавливается оксидом углерода и твердым углеродом с образованием фосфида железа Fe 3 P. При температурах выше 1300 °С фосфор восстанавливается из фосфата кальция. Фосфор и фосфид железа полностью растворяются в железе. Условия доменной плавки не позволяют удалить из металла фосфор. Весь фосфор, содержащийся в шихте, восстанавливается и полностью переходит в чугун. Поэтому, единственным способом получения малофосфористых чугунов является использование чистых по фосфору шихтовых материалов. 2.4. Сера Сера, наряду с фосфором и мышьяком, относится к вредным примесям чугуна, ухудшающим качество металла. Поэтому, большое внимание уделяется проблеме снижения серы в чугуне, а затем и в стали. Сера может присутствовать в шихтовых материалах в виде органической серы и соединений FeS 2, FeS, СaSO 4. Независимо от формы, в которой она присутствует в шихте, большая часть серы растворяется в чугуне в виде FeS. Задача удаления серы из чугуна заключается в том, чтобы максимальное количество серы перевести из металла в другие продукты доменной плавки – газ и шлак. Сера летуча, и поэтому часть ее удаляется с газом при нагреве шихты в печи. Количество серы, удаляющееся с газовой фазой невелико – от 5 до 10% от общего содержания серы в шихте. Большая часть серы переводится в шлак в результате химического взаимодействия серы чугуна с оксидом кальция, что требует повышенного содержания СаО в шлаке:
FeS + CaO = CaS + FeO.
В последнее время используют различные способы внедоменного удаления серы из чугуна (десульфурации чугуна). Сущность всех этих способов заключается в том, что полученный в результате доменной плавки сернистый чугун подвергают обработке после выпуска из печи химическими реагентами, поглощающими серу из чугуна и переводящими ее в шлак. В качестве таких реагентов используют: · порошкообразную обожженную известь (СаО); · карбид кальция (СаС 2); · соду (Na 2 CO 3). Все эти соединения при взаимодействии с серой чугуна дают переходящие в шлак соединения СаS, Na 2 S. Таким образом, шихта, опускаясь в печи, достигает зоны температур 1000 – 1100 °С. При этих температурах, восстановленное из руды твердое железо, взаимодействуя с оксидом углерода, коксом и сажистым углеродом интенсивно растворяет углерод, образуя карбид железа: 3Fe + C = Fe 3 C. Вследствие этого, температура плавления железа понижается и на уровне распара и заплечиков оно расплавляется. Капли железоуглеродистого сплава, протекая по кускам кокса, насыщаются дополнительно углеродом. В результате растворения в железе углерода, марганца, кремния, фосфора и серы в доменной печи образуется чугун. А в результате сплавления оксидов пустой породы руды, флюсов и золы топлива образуется шлак. Шлак стекает в горн и скапливается на поверхности жидкого чугуна, благодаря меньшей плотности. Чугун выпускается из печи через каждые 60 – 90 мин.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-29; просмотров: 929; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.15.237.31 (0.007 с.) |