Hợp kim của sắt là gì? Gang và thép (cách sản xuất)
Gang và thép là gì?
| Gang: là hợp kim của Fe chứa từ 2 – 4% cacbon. Trong gang còn có 1 số tạp chất: Si, P, Mn, S.
Thép: hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó cacbon chiếm dưới 2% |
Cách sản xuất gang và thép
Nguyên tắc sản xuất gang
Dùng CO để khử oxit sắt (các quặng cacbonat hay pirit khi nung nóng (có mặt O2) đều biến thành oxit)
Nguyên liệu: quặng sắt, than cốc, không khí.
Oxi của không khí đực sấy nóng đến 900oC
C + O2 → CO2 + 94Kcal
Nhiệt độ lên đến khoảng 2000oC, nên: CO2 + C → 2CO – 42Kcal
Oxit cacbon khử oxit sắt: 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
♦ Chất chảy kết hợp với tạp chất trong nguyên liệu tạo thành xỉ:
CaO + SiO2 → CaSiO3
♦ Fe sinh ra tạo thành ḥp kim với C, Si, Mn ... thành gang nóng chảy trong lò ($t_{s}^{0}$ gang nhỏ hơn $t_{s}^{0}$ Fe)
Nguyên tắc sản xuất thép
♦ Luyện gang thành thép bằng cách lấy ra khỏi gang phần lớn C, Si, Mn và hầu hết P, S tự sự oxi hóa gang nóng chảy.
♦ Các phản ứng xảy ra theo thứ tự:
Si + O2 → SiO2
2Mn + O2 → 2MnO
C + O2 → CO2
CO2 + C → 2CO
S + O2 → SO2
4P + 5O2 → 2P2O5
♦ Các khí (CO2, SO2, CO) bay ra khỏi hệ. SiO2 và P2O5 là những oxi axit kết ḥp với FeO, MnO tạo thành xỉ.
♦ Khi các tạp chất bị oxi hóa hết thì Fe bị oxi hóa:
2Fe + O2 → 2FeO (nâu)
♦ Thêm vào lò một ít gang giàu C để điều chỉnh tỉ lệ C và một lựng nhỏ Mn cũng đực thêm vào lò để khử oxit sắt:
FeO + Mn → Fe + MnO
HÓA HỌC LỚP 12