Giáo trình Hóa kỹ thuật: Phần 2

Cùng tìm hiểu công nghệ gang thép, tổng hợp một số hợp chất hữu cơ cơ bản, công nghệ sản xuất một số hợp chất cao phân tử được trình bày cụ thể trong "Giáo trình Hóa kỹ thuật: Phần 2". Mời các bạn cùng tìm hiểu để nắm bắt nội dung thông tin tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Hóa kỹ thuật: Phần 2 __________________________________________________________________________ Chương VII CÔNG NGHỆ GANG THÉP §3. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG VÀ THÉP Gang thép hay gọi chung là kim loại đen rất thường gặp trong đời sống hàng ngày. Kim loại đen chiếm 95% tổng số lượng kim loại dùng trong chế tạo dụng cụ, máy móc và trong xây dựng. Thành phần chính của gang và thép là sắt (Fe) và các nguyên tố khác như C, Si, Mn, P, S chỉ khác nhau về tỉ lệ giữa Fe và các nguyên tố khác. I. CÁC LOẠI GANG Tùy theo tỉ lệ tạp chất mà gang được chia làm gang xám, gang trắng và gang hợp kim. 1. Gang xám Nếu bẻ ra ta thấy vẩy đen lóng lánh trên mặt nền trắng. Vẩy đen là garaphit (một dạng thù hình của C). Nhìn toàn bộ khối gang ta thấy có màu xám. Gang xám chứa C (3,5 – 6%), Si (1,5 – 4,25%), hàm lượng P thấp ( 0,04%). Nhiệt độ nóng chảy là 12000C – 13000C. Gang xám dễ đúc. 2. Gang trắng Nếu bẻ ra thì chỉ thấy một nền trắng, có thể coi như thép rất già. Hàm lượng cacbon chiếm từ 3 – 4%. Gang trắng khó đúc, thường để luyện thép. 3. Gang hợp kim: Một số gang hợp kim thường dùng là: Gang chứa 5 – 14% Si chịu nhiệt tốt. Gang chứa 2 – 5% Ni chịu được tác dụng của bazơ. Gang chứa 30% Cr chịu nhiệt độ rất cao. Gang chứa 14% Ni, 6% Cu, 2% Cr, 1% Mn chịu được cả tác dụng của axit và bazơ. __________________________________________________________________________ Trần Thị Ngọc Bích - Khoa Hoá Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng. 82 __________________________________________________________________________ II. CÁC LOẠI THÉP 1. Thép cacbon chỉ chứa những tạp chất thông thường mà quá trình luyện để lại không quá 2%. Tính chất của loại thép này do hàm lượng C quyết định 2. Thép hợp kim là thép trong khi luyện được pha thêm những nguyên tố khác như Si, Mn, Cr, Ni, Mo, v.v... để nâng cao rõ rệt các tính chất của thép. §2. LUYỆN GANG I – NGUYÊN LIỆU 1. Quặng sắt Bao gồm các quặng sắt Fe2O3 và các quặng sắt từ Fe3O4. Ngoài hai loại oxit sắt trên trong quặng thường chứa các oxit MnO2, Mn2O3 và các oxit khác thường gọi là bẩn quặng : SiO2, Al2O3, CaO. Hai nguyên tố khác P, S thường có lẫn trong quặng sau khi luyện còn lại trong gang giảm chất lượng của gang và thép. Ngoài các quặng sắt còn có sử dụng các phế thải khác như sắt vụn, sắt hạt hay xỉ lò thép, xỉ lò cao luyện gang kính để làm phụ gia. 2. Than ở dạng than cốc hay antraxit. Than có hai nhiệm vụ: cung cấp cacbon oxit CO làm chất khử các oxit kim loại và cháy cung cấp nhiệt cho quá trình luyện gang. 3. Chất trợ dung Chất trợ dung là các chất đưa vào nguyên liệu để trong quá trình luyện chúng tác dụng với các bẩn quặng để tạo thành xỉ và khử được các hợp chất của lưu huỳnh. Chất trợ dung thường dùng là đá vôi. II – CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC XẢY RA TRONG LÒ CAO 1. Sự phân hủy của các muối cabonat - Sự phân hủy của CaCO3 do có lẫn trong quặng hoặc do người ta đưa vào dưới dạng chất trợ dung: __________________________________________________________________________ Trần Thị Ngọc Bích - Khoa Hoá Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng. 83 __________________________________________________________________________ CaCO3 = CaO + CO2 - Sự phân hủy của FeCO3 có trong thành phần của quặng siđêrit: FeCO3 = FeO + CO2 3FeO + CO2 = Fe3O4 + CO Do có phản ứng của FeO với CO2 để tạo thành Fe3O4 làm cho quá trình phân hủy quặng cacbonat diễn ra dễ dàng hơn. 2. Sự khử các oxit sắt thành sắt dưới tác dụng của CO. Quá trình này người ta còn gọi là quá trình hoàn nguyên. Phản ứng khử các oxit sắt xảy ra từng bậc, lúc đầu tạo ra các oxit có hóa trị thấp hơn, sau cùng mới tạo ra kim loại. 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 FeO + CO = Fe + CO2 Thực chất đây là quá trình oxi hóa khử. Ngoài ra còn có thể có các quá trình khử trực tiếp từ oxit Fe3O4 thành Fe: Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2 hoặc khử FeO bằng C rắn: FeO + C (cốc) = Fe + CO 3. Sự oxi hóa của than cốc Dưới tác dụng của oxi không khí, than cốc có thể bị đốt cháy hoàn toàn cung cấp nhiệt cho quá trình luyện gang: C + O2 = CO2 H < 0 để cung cấp chất khử cho quá trình khử các oxit kim loại. 4. Sự tạo xỉ Khi đưa chất trợ dung vào nguyên liệu, ở nhiệt độ cao chúng sẽ tác dụng với các oxit ở trong bẩn quặng hoặc được tạo ra trong quá trình tạo gang thành ...