Phản ứng hoá học khử sắt oxit bằng cacbon monoxit là không hoàn toàn

Phản ứng tạo thành khí CO: C +  O 2  → C O 2

C + C O 2  → 2CO

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 :

Fe 2 O 3  →  Fe 3 O 4  → 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 +  O 2  → CO 2

Khí  CO 2  đi lên trên, gặp than cốc, bị khử thành co :

CO 2  + C → 2CO

- CO khử sắt trong oxit sắt

3 Fe 2 O 3  + CO → 2 Fe 3 O 4  +  CO 2

Fe 3 O 4  + CO → 3FeO +  CO 2

FeO + CO → Fe +  CO 2

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 sẽ 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 +  O 2  → Si O 2  ; 2Mn +  O 2  → 2MnO.

Tiếp đến cacbon, lun huỳnh bị oxi hoá :

2C +  O 2  → 2CO ; S +  O 2  → S O 2 .

Sau đó photpho bị oxi hoá : 4P + 5 O 2  → 2 P 2 O 5

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

2Fe +  O 2  → 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.

Các phản ứng xảy ra trong lò cao:

3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2.

Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2.

FeO + CO → Fe + CO2.

CaCO3 → CaO + CO2.

CaO + SiO2 → CaSiO3.

C + CO2 → 2CO.

C + O2 → CO2.

Tham khảo :

Các phản ứng xảy ra trong lò cao:

3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2.

Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2.

FeO + CO → Fe + CO2.

CaCO3 → CaO + CO2.

CaO + SiO2 → CaSiO3.

C + CO2 → 2CO.

C + O2 → CO2.

- Dùng cacbon oxit khử oxi sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim( lò cao)

-Các PTPƯ

C + O₂ → CO₂

C + CO2 -> 2CO

3CO + Fe2O3 -> 3CO2 + Fe

CaO + SiO2 -> CaSiO3

- Luyện gang thành thép: Oxi hóa một số kim loại, phin kim để loại khỏi gang phần lớn các ngtố C, Si, Mn, ....

- Các PTPƯ

FeO + C -> Fe + CO

Các pư bạn thêm nhiệt độ cao vào nha.

Chọn B

1. Sản xuất gang

a) Nguyên liệu sản xuất gang là quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe₃0₄), quặng hematit; than cốc (than đã được tinh chế); không khí giàu oxi và một số chất phụ gia khác như đá vôi CaCO₃,...

b) Nguyên tắc sản xuất gang: Dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.

c) Quá trình sản xuất gang trong lò luyện kim (lò cao).

- Phản ứng tạo thành khí CO:

C + O₂ → CO₂

C + CO₂ → 2CO

- Dùng CO khử quặng sắt ở phần thân lò, phần giữa thân lò nhiệt độ khoảng 500-600⁰C

3CO + Fe₂0₃ 2Fe + 3C0₂

4CO + Fe₃0₄ 3Fe + 4C0₂

Sắt nóng chảy hòa tan một ít cacbon và một số nguyên tố khác tạo thành gang.

- Phản ứng tạo xỉ: ở phần bụng lò, nhiệt độ khoảng 1000⁰C

Đá vôi bị phân hủy thành CaO, kết hợp với SiO₂ có trong quặng tạo thành xỉ.

CaCO₃ CaO + CO₂

CaO + SiO₃ → CaSiO₃

Xỉ nhẹ nổi lên trển và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.

2. Sản xuất thép

a) Nguyên liệu sản xuất thép:

+ Gang trắng hoặc gang xám, sắt phế liệu

+ Chất chảy: CaO

+ Dầu mazut hoặc khí đốt

+ Khí oxi

b) Nguyên tắc sản xuất thép: Oxi hóa các tạp chất C, S, Si, Mn,…, có trong gang thành oxi rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép.

c) Các phương pháp luyện thép

* Phương pháp Bet-xơ-me: Quá trình luyện thép được thực hiện trong lò Bet-xơ-me

- Oxi nén dưới áp suất 10atm được thổi trên bề mặt và trong lòng gang nóng chảy, do vậy oxi đã oxi hóa rất mạnh những tạp chất trong gang và thành phần các chất trong thép được trộn đều.

- Ngày nay có khoảng 80% thép được sản xuất bằng phương pháp này.
- Ưu điểm:

+ Các phản ứng xảy ra bên trong khối gang tỏa rất nhiều nhiệt

+ Thời gian luyện thép ngắn

+ Lò cỡ lớn có thể luyện được 300 tấn thép trong thời gian 45 phút.

Thổi oxi vào gang nóng chảy thì các tạp chất bị oxi hóa:

- C và S chuyển thành khí CO₂, SO₂ thoát khỏi gang:

C + O₂ CO₂

S + O₂ SO₂

- Si và P chuyển thành oxit axit là SiO₂ và P₂O₅ khó bay hơi:

Si + O₂ SiO₂

P + O₂ P₂O₅

SiO₂, P₂O₅ sẽ tác dụng với CaO tạo CaSiO₃, Ca₃(PO₄)₂. Các muối sinh ra dễ nóng chảy, nhẹ hơn thép lỏng, nổi lên trên, được tách ra

3CaO + P₂O₅ Ca₃(PO₄)₂

CaO + SiO₂ CaSiO₃