1. 铁的工业冶炼
2Fe2O3+3C=3CO2+4Fe
2. 铁的工业冶炼流程图讲解
冶金工艺流程是选矿是冶炼前的准备工作,从矿山开采下来矿石以后,首先需要将含铁、铜、铝、锰等金属元素高的矿石甄选出来,为下一步的冶炼活动做准备。
选矿一般分为破碎、磨矿、选别三部分。其中,破碎又分为:粗破、中破和细破;选别依方式不同也可分为:磁选、重选、浮选等。
3. 工业上冶炼铁
是用生铁精炼而成的比较纯的铁。含碳量在0.02%以下,又叫锻铁、纯铁。纯铁要求碳、磷、硫等杂质元素含量很低,其冶炼难度较大,制造成本远大于生铁和钢。炼出来的都是生铁,熟铁熔点太高,没法直接炼出来。熟铁应该是靠反复的加热锻打,加热锻打次数多了才得到。
还有就是把生铁熔化,拿搅棍不断搅拌,生铁中的碳不断跟氧气反应,最后得到熟铁
4. 铁的冶炼技术
铁在自然界中分布广泛,但由于不易冶炼,因而人类对铁的利用是比较晚的,据考证,我国在公元前700年左右才知冶铁,而将金属铁从含铁矿物中提炼出来的工艺过程,主要有高炉法,直接还原法,熔融还原法,等离子法。
从铁矿石中将铁还原出来的方法1.炼铁的原料:铁矿石、焦炭、石灰石和空气 (1)铁矿石:主要有赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、菱铁矿FeCO3、黄铁矿FeS2
(2)焦炭:主要作用是提供热量和产生还原剂CO;
(3)石灰石:主要作用是造渣,除去铁矿石中SiO2等杂质.
2.炼铁的设备:高炉
3.炼铁的原理:在高温条件下,利用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来. 4.炼铁的过程及反应(以赤铁矿为例): (1)焦炭燃烧产生热量并生成还原剂
C+O2点燃===CO2;CO2+C高温===2CO
(2)氧化铁被CO还原成铁Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2
(3)SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙
CaCO3高温===CaO+CO2↑;CaO+SiO2==CaSiO3 ;炉渣主要成分
5.炼铁产物:生铁(主要为Fe、C合金)、滤渣(主要含有CaSiO3)、高炉气(主要含有CO)
根据化学式的计算,黄铁矿及菱铁矿中铁的质量分数都较小,并且黄铁矿中含有硫元素,在炼铁的过程中,很有可能形成二氧化硫气体,排放到空气中引起空气污染.
6.金属冶炼的方法: (1)还原法:把金属矿物与焦炭、氢气、一氧化碳等还原性物质一起加热反应.
如:利用赤铜矿(Cu2O)提取铜Cu2O+C高温===2Cu+CO;古代湿法炼铜:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
(2)电解法:活泼金属很难从其矿石中还原出来,需要用电解法.
如:电解熔融氧化铝制铝:2Al2O3通电===4Al+3O2↑,电解熔融氯化钠制钠:2NaCl通电===2Na+Cl2↑
(3)分解法:有些金属的氧化物受热容易分解,可以用简单加热的方法得到.
如:氧化汞制水银:2HgO高温===2Hg+O2↑
5. 铁的冶炼主要原料
提炼铁的过程叫做炼铁,是将金属铁从含铁矿物中提炼出来的过程,一般采用高炉法炼铁。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石、空气。铁矿石的含铁量叫做品位,在冶炼前要经过选矿,除去其它杂质,提高铁矿石的品位,然后经破碎、磨粉、烧结,才可以送入高炉冶炼。
冶炼时,铁矿石、焦炭、和石灰石从炉顶进料口由上而下加入,同时将热空气从进风口由下而上鼓入炉内,在高温下,反应物充分接触反应得到铁
6. 工业冶炼金属铁
大约在春秋后期就出现了白口生铁,比欧洲各国要早上1900多年;至迟在公元前5世纪的春秋末、战国初期就能对白口生铁进行柔化处理,使之成为锻铸铁,比西方早了2300多年;到了战国中期可以已经能够铸造麻口生铁;到了西汉中期可以铸造灰口生铁。至此,除了球墨铸铁及合金铸铁之外,我国人民已经能够生产现代工业能够生产的所有品类的生铁品种。而 在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁,经过金相检验,具有放射状的球状球墨铸铁,球化率相当于现代标准一级水平。也就是说,在约2000年前的西汉时期,我国铁器中的球状石墨,就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到 了 。而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才在国外研制成功的。这是我国古代铸铁技术的重大成就,也是世界冶金史上的奇迹。冶铁技术在西汉得到长足发展,达到了相当的高度,遥遥领先于西欧。之后由于钢材的使用,从技术上而言,冶铁技术虽有进步,但是已经没有那么迅猛了。但是这并不妨碍其在社会生产生活和战争中大规模的使用。