Производство чугуна. (9 и 11 класс)

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Производство чугуна. (9 и 11 класс)

Содержание

2. 1. Способ получения: Сырье (руда): магнитный железняк Fe3O4; гематит Fe2O3; бурый железняк mFe2O3x nH2O ; сидерит
3. Способ получения: Перед плавкой руду обогащают – устраняют из нее часть пустой породы. Затем крупные куски
4. 2. Основные химические процессы
5. 1 стадия «Образование восстановителей» из кокса: C + O2 = CO2 CO2 + C 2 CO
6. 2 стадия «Восстановление железа из руды» Fe2O3 70% Fe3O4 72% FeO 78% Содержание железа в различных
7. 2 стадия «Восстановление железа из руды» 3 Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 (~ 400oC) Fe3O4
8. 3 стадия «Восстановление примесей» CaO, SiO2, Al2O3 не восстанавливаются и не плавятся при данных условиях; не
9. 3 стадия «Восстановление примесей» SiO2 + 2 C Si + 2 CO - Q MnO2 +
10. 3 стадия «Восстановление примесей» Сера энергично взаимодействует с железом, образуя сульфид железа FeS. Другая часть серы
11. 4 стадия «Образования шлака» Шлак образуется при температуре ~1000оС Состав шлака: Al2O3 , SiO2, (CaO) x
12. 4 стадия «Образования шлака» Флюсы под действием высокой температуры разлагаются с образованием реакционноспособных оксидов кальция и
13. 3. Устройство и работа доменной печи
14. Доменная печь Доменная печь имеет стальной кожух, выложенный огнеупорным шамотным кирпичом. Рабочее пространство печи включает колошник
15. Габариты и производительность современной доменной печи Объем – 5 000 куб. м Высота – 36 метров
16. 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА
17. Оптимальные условия Воздух, подаваемый в печь, обогащают кислородом; Обогащение руды; Агломерация пылевидной руды; Обогащение доменного газа
18. Научные принципы Принцип противотока; Принцип теплообмена; Утилизация тепла; Автоматизация и механизация.
19. Недостатки процесса Большие энергозатраты; Использование дорогостоящего кокса; Образование «козла»
20. Перспективы доменного производства Переход на бездоменное получение чугуна; Использование природного газа вместо кокса.
21. ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ Выплавленный в домне чугун представляет собой сплав железа с углеродом (до 4,5%), а также
22. СОРТА ЧУГУНА Чугуны делятся на литейные и специальные, которые применяются для изготовления чугунных изделий, а также
23. Вопросы для повторения
25. Скачать презентацию

Слайд 2

1. Способ получения:
Сырье (руда): магнитный железняк Fe3O4; гематит Fe2O3; бурый железняк

mFe2O3x nH2O ; сидерит FeCO3;
Примеси, содержащиеся в руде: SiO2 ; MnO2 ; Al2O3; Ca3(PO4)2 ; FeS2 ; CaSO4 .
Шихта: руда, кокс, флюсы.
Топливо: печной газ, кокс.
Источник энергии: теплота сгорания топлива, теплота экзотермической реакции

Слайд 3

Способ получения:
Перед плавкой руду обогащают – устраняют из нее часть пустой

породы.
Затем крупные куски руды измельчают до необходимых размеров, а пылевидную руду спекают, т.е. агломерируют
Получение чугуна – это вынужденная промежуточная стадия производства стали

Слайд 4

2. Основные химические процессы

Слайд 5

1 стадия «Образование восстановителей»
из кокса:
C + O2 = CO2
CO2 + C

2 CO + Q
из природного газа:
CH4 + O2 = CO2 + 2 H2O
CO2 + C 2 CO – Q
H2O + C CO + H2 - Q

Слайд 6

2 стадия «Восстановление железа из руды»
Fe2O3
70%
Fe3O4
72%
FeO
78%
Содержание железа в различных железосодержащих

рудах (по массе)

Слайд 7

2 стадия «Восстановление железа из руды»
3 Fe2O3 + CO 2Fe3O4 +

CO2 (~ 400oC)
Fe3O4 + CO FeO + CO2 – Q
FeO + CO Fe + CO2 + Q (~800oC)

Слайд 8

3 стадия «Восстановление примесей»
CaO, SiO2, Al2O3 не восстанавливаются и не плавятся при

данных условиях; не растворяются и образуемые ими соединения (алюмосиликаты) в жидком чугуне.
Эти примеси образуют шлак.
Для получения легкоплавкого шлака к руде добавляют флюсы: известь СаО или известняк СаСОз (Tпл (шлака) ~ 1000оС)

Слайд 9

3 стадия «Восстановление примесей»
SiO2 + 2 C Si + 2 CO -

Q
MnO2 + 2 C Mn + 2 CO - Q
Ca3(PO4)2 + 5 C + 3 SiO2
2P + 5 CO + 3 CaSiO3 - Q
C, Mn, P и другие элементы сплавляются с железом, образуя ЧУГУН
3 Fe + 2 CO = Fe3C + CO2

Слайд 10

3 стадия «Восстановление примесей»
Сера энергично взаимодействует с железом, образуя сульфид железа FeS.

Другая часть серы переходит в газ SO2, который уходит из доменной печи в смеси с другими газами, а затем улавливаются
В карбиде железа Fe3C атомы углерода занимают пустоты между атомами железа в его кристалле и соединяются с друг другом в цепи

Слайд 11

4 стадия «Образования шлака»
Шлак образуется при температуре ~1000оС
Состав шлака: Al2O3 ,

SiO2, (CaO) x SiO2 x 2 Al2O3.
CaCO3 CaO + CO2 - Q
CaO + SiO2 = CaSiO3
FeS + CaO = CaS + FeO - Q
CaO + Al2O3 = Ca3(AlO4)2

Слайд 12

4 стадия «Образования шлака»
Флюсы под действием высокой температуры разлагаются с образованием реакционноспособных

оксидов кальция и магния. Они реагируют с теми компонентами, которые обладают либо кислотными, либо амфотерными свойствами.
Образуемый шлак отличается небольшой плотностью и поэтому накапливается на поверхности чугуна, предохраняя его от окисления вдуваемым в печь воздухом.

Слайд 13

3. Устройство и работа доменной печи

Слайд 14

Доменная печь
Доменная печь имеет стальной кожух, выложенный огнеупорным шамотным кирпичом. Рабочее

пространство печи включает колошник , шахту , распар , заплечики , горн , лещадь . В верхней части колошника находится засыпной аппарат, через который в печь загружают шихту. Шихту подают в вагонетки подъемника, которые передвигаются по мосту к засыпному аппарату и, опрокидываясь, высыпают шихту в приемную воронку распределителя шихты. При опускании малого конуса шихта попадает в чашу , а при опускании большого конуса – в доменную печь, что предотвращает выход газов из доменной печи в атмосферу.

Слайд 15

Габариты и производительность современной доменной печи
Объем – 5 000 куб. м
Высота

– 36 метров
Производительность –
4 миллиона тонн в год

Слайд 16

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА

Слайд 17

Оптимальные условия
Воздух, подаваемый в печь, обогащают кислородом;
Обогащение руды;
Агломерация пылевидной руды;
Обогащение доменного

газа восстановителями: угарным газом СО, водородом Н2, вводя природный газ СН4;
Подача предварительно нагретого воздуха до температуры 1300оС

Слайд 18

Научные принципы
Принцип противотока;
Принцип теплообмена;
Утилизация тепла;
Автоматизация и механизация.

Слайд 19

Недостатки процесса
Большие энергозатраты;
Использование дорогостоящего кокса;
Образование «козла»

Слайд 20

Перспективы доменного производства
Переход на бездоменное получение чугуна;
Использование природного газа вместо кокса.

Слайд 21

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Выплавленный в домне чугун представляет собой сплав железа с углеродом

(до 4,5%), а также с серой (до 0,8%) , фосфором (до 2,5%), кремнием, мышьяком, марганцем.

В зависимости от количества того или иного элемента зависят свойства чугуна и деление его на сорта

Слайд 22

СОРТА ЧУГУНА
Чугуны делятся на литейные и специальные, которые применяются для

изготовления чугунных изделий, а также на передельные, идущие на изготовление сталей.
Лишь 10% чугуна идет на изготовление чугунных изделий, остальные 90% перерабатываются в сталь.

Слайд 23

Производство чугуна. (9 и 11 класс)

Содержание

1. Способ получения:Сырье (руда): магнитный железняк Fe3O4; гематит Fe2O3; бурый железняк

Способ получения:Перед плавкой руду обогащают – устраняют из нее часть пустой

2. Основные химические процессы

1 стадия «Образование восстановителей»из кокса:C + O2 = CO2CO2 + C

2 стадия «Восстановление железа из руды»Fe2O3 70%Fe3O472%FeO78%Содержание железа в различных железосодержащих

2 стадия «Восстановление железа из руды»3 Fe2O3 + CO 2Fe3O4 +

3 стадия «Восстановление примесей»CaO, SiO2, Al2O3 не восстанавливаются и не плавятся при

3 стадия «Восстановление примесей»SiO2 + 2 C Si + 2 CO -

3 стадия «Восстановление примесей»Сера энергично взаимодействует с железом, образуя сульфид железа FeS.

4 стадия «Образования шлака»Шлак образуется при температуре ~1000оС Состав шлака: Al2O3 ,

4 стадия «Образования шлака»Флюсы под действием высокой температуры разлагаются с образованием реакционноспособных

3. Устройство и работа доменной печи

Доменная печьДоменная печь имеет стальной кожух, выложенный огнеупорным шамотным кирпичом. Рабочее

Габариты и производительность современной доменной печиОбъем – 5 000 куб. мВысота