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 vô[r]
(1)Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
HỢP KIM SẮT: GANG, THÉP
I HỢP KIM CỦA SẮT
Hợp kim chất rắn thu sau làm nguội hỗn hợp nóng chảy nhiều kim loại khác kim loại phi kim
1 Gang
- Gang hợp kim sắt với cacbon, hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%, ngồi cịn có lượng nhỏ nguyên tố khác Si, Mn, s, Gang cứng dòn sắt - Phân loại gang: gang trắng gang xám
+ Gang xám: Chứa nhiều C S, cứng giòn gang trắng, dùng chế tạo máy, ống dẫn nước Gang xám dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước,…
+ Gang trắng: Chứa C, Si, chứa nhiều xementit (Fe3C), cứng giịn, dùng luyện thép Gang trắng dùng để luyện thép
2 Thép
- Thép hợp kim sắt với cacbon số nguyên tố khác, hàm lượng cacbon chiếm 2%
- Thép có nhiều tính chất lí, hóa q sắt Thép dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo máy, dụng cụ lao động…
-Phân loại thép: thép thường thép đặc biệt
+ Thép thường: chứa S, P, dùng làm cốt thép (trong bê tông)
+ Thép đặc biệt: chứa thêm nguyên tố khác Si, Mn, Cr, Ni,W,… có tính chất học, vật lý tốt
II SẢN XUẤT GANG, THÉP Sản xuất gang
a) Nguyên liệu sản xuất gang quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe304), quặng hematit; than cốc (than tinh chế); không khí giàu oxi số chất phụ gia khác đá vôi CaCO3,
b) Nguyên tắc sản xuất gang: Dùng cacbon oxit khử oxit sắt nhiệt độ cao lị luyện kim
c) Q trình sản xuất gang lò luyện kim (lò cao) - Phản ứng tạo thành khí CO:
(2)Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
- Dùng CO khử quặng sắt phần thân lò, phần thân lò nhiệt độ khoảng 500-6000C 3CO + Fe203 𝑡
0
→ 2Fe + 3C02
4CO + Fe304 𝑡
0
→ 3Fe + 4C02
Sắt nóng chảy hịa tan cacbon số nguyên tố khác tạo thành gang - Phản ứng tạo xỉ: phần bụng lò, nhiệt độ khoảng 10000C
Đá vôi bị phân hủy thành CaO, kết hợp với SiO2 có quặng tạo thành xỉ CaCO3 → CaO + CO2
CaO + SiO3 → CaSiO3 Xỉ nhẹ lên đưa cửa tháo xỉ Sản xuất thép
a) Nguyên liệu sản xuất thép:
+ Gang trắng gang xám, sắt phế liệu + Chất chảy: CaO
+ Dầu mazut khí đốt + Khí oxi
b) Nguyên tắc sản xuất thép: Oxi hóa tạp chất C, S, Si, Mn,…, có gang thành oxi biến thành xỉ tách khỏi thép
c) Các phương pháp luyện thép
* Phương pháp Bet-xơ-me: Quá trình luyện thép thực lị Bet-xơ-me - Oxi nén áp suất 10atm thổi bề mặt lịng gang nóng chảy, oxi oxi hóa mạnh tạp chất gang thành phần chất thép trộn
- Ngày có khoảng 80% thép sản xuất phương pháp - Ưu điểm:
+ Các phản ứng xảy bên khối gang tỏa nhiều nhiệt + Thời gian luyện thép ngắn
+ Lị cỡ lớn luyện 300 thép thời gian 45 phút Thổi oxi vào gang nóng chảy tạp chất bị oxi hóa:
- C S chuyển thành khí CO2, SO2 thoát khỏi gang: C + O2 𝑡
0
(3)Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
S + O2 𝑡
0
→ SO2
- Si P chuyển thành oxit axit SiO2 P2O5 khó bay hơi: Si + O2 𝑡
0
→ SiO2
P + O2 𝑡
0
→ P2O5
SiO2, P2O5 tác dụng với CaO tạo CaSiO3, Ca3(PO4)2 Các muối sinh dễ nóng chảy, nhẹ thép lỏng, lên trên, tách
3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2 CaO + SiO2 → CaSiO3 * Phương pháp Mac-tanh (Lị bằng)
Nhiên liệu khí đốt dầu với khơng khí oxi phun vào lị để oxi hóa tạp chất gang
Ưu điểm phương pháp kiểm soát tỉ lệ nguyên tố thép bổ sung nguyên tố cần thiết khác Mn, Ni, Cr, Mo, W, V, Do vậy, luyện loại thép có chất lượng cao
Mỗi mẻ thép lị có khối lượng chừng 300 thời gian từ − Khoảng 12 − 15% thép giới sản xuất theo phương pháp
* Phương pháp lò điện
Trong lị điện, than chì điện cực, gang dùng điện cực thứ hai Hồ quang sinh chúng tạo nhiệt độ cao dễ điều chỉnh so với loại lò Do phương pháp lò hồ quang điện có ưu điểm luyện loại thép đặc biệt mà thành phần có kim loại khó nóng chảy vonfam (tnc33500C) molipđen (tnc26200C), crom (tnc18900C) loại hầu hết nguyên tố có hại cho thép lưu huỳnh , photpho Nhược điểm lị hồ quang điện dung tích nhỏ nên khối lượng mẻ thép lị khơng lớn
III.Bài tập vận dụng
Bài 1: Nêu khái niệm hợp kim, gang, thép Bài 2: Trình bày trình sản xuất gang, thép
Bài 3: Lập phương trình hố học theo sơ đồ sau đây: a) FeO + … > Fe + MnO
(4)Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
Cho biết phản ứng xảy trình luyện gang, phản ứng xảy trình luyện thép Chất chất oxi hoá, chất chất khử ?
Bài 4: : Cho luồng khí CO qua lượng quặng hematit ( chứa Fe2O3 ) thu 300,8 gam hỗn hợp chất rắn X hỗn hợp khí Y Cho hấp thụ tồn khí Y dung dịch NaOH dư thấy khối lượng bình NaOH tăng thêm 52,8 gam Đem chất rắn X hòa tan dung dịch HNO3 dư thu 387,2 gam muối Tính thành phần % khối lượng Fe2O3 quặng?
Bài 4: Quặng sau có hàm lượng Fe cao
A Hematit đỏ ( Fe2O3) C Manhetit ( Fe3O4)
B Pirit ( FeS2) D Xederit ( FeCO3)
Bài 5: Gang thép hợp kim Fe Tìm phát biểu A Gang hợp kim Fe – C ( đến 10%)
B Nguyên tắc sản suất gang khử Fe oxit CO, H2 hay Al nhiệt độ cao
C Nguyên tắc sản xuất thép oxi hoá tạp chất gang (C, Si, Mn, S, P) thành oxit nhằm giảm hàm lượng chúng
D Thép hợp kim Fe –C ( 5%)
Bài 6: Phản ứng sau xảy hai trình luyện gang luyện thép A FeO + CO to Fe + CO2 C SiO2 + CaO to CaSiO3 B FeO + Mn to Fe + MnO D S + O2 to SO2
Bài 7: Phương pháp luyện loại thép có chất lượng cao tận dụng sắt thép phế liệu
A Phương pháp Betxơmen ( lò thổi Oxi) B Phương pháp Mactanh ( lò bằng)
C Phương pháp lò điện
D Phương pháp Mactanh lò điện
Bài (1) Quặng sắt (2) Quặng Cromit (3) Quặng Boxit (4) Than cốc (5) Than đá
(6) CaCO3, ( 7) SiO2
Những nguyên liệu dùng để luyện gang là:
A (1), (3), (4), (5) C (1), (4), (7) B (1), (3), (5), (7) D (1), (4), (6).(7)
Bài 9: Trong sản xuất gang, người ta dùng loại than vừa có vai trị nhiêu liệu cung cấp nhiệt cho lò cao, vừa tạo chất khử CO, vừa tạo thành phần từ 2-5% C gang Loại than là:
A than non B.Than đá C Than gỗ D Than cốc
Bài 10: Thép hợp kim Fe – C số nguyên tố khác C chiếm khoảng
A 2% C 10%
B 0,01% đến 2% D Không chứa C
Bài 11: Trong trình luyện gang thành thép, vai trị oxi là: A Oxi hố Fe Fe2+ , Fe3+
(5)Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
D Cả, A, B, C
Bài 12: Dùng quặng manhetit chứa 80% Fe3O4 để luyện thành 800 gang có hàm lượng
Fe 95% Quá trình sản xuất gang bị hao hụt 1% Vậy sử dụng quặng?
A 1325,3 B 1311,9 C 1380,5 D 848,126
Bài 12: Đem đun nóng lượng quặng hematit chứa Fe2O3, có lẫn tạp chất trơ cho luồng khí CO qua, thu 300,8 gam hỗn hợp chất rắn, đồng thời có hỗn hợp khí Cho hấp thụ hỗn hợp khí vào bình đựng lượng dư dung dịch xút thấy khối lượng bình tăng thêm 52,8 gam Nếu hòa tan hết hỗn hợp chất rắn lượng dư dung dịch HNO3 lỗng thu 387,2 gam muối nitrat Hàm lượng Fe2O3 theo khối lượng loại quặng hematit
A 60% B 40% C 20% D 80%
IV Đáp án Bài 3:
FeO + Mn Fe + MnO (Luyện thép) Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 (Luyện gang) 2FeO + Si 2Fe + SiO2 (Luyện thép) FeO + C Fe + CO (Luyện thép) - Chất khử : Mn, CO, Si, C - Chất oxi hóa : Fe2O3 , FeO Bài 4:
mtăng = 𝑚𝐶𝑂2 = 52,8 gam => nO ( bị khử ) = 𝑛𝐶𝑂2 = 1,2 mol
=> Khối lượng quặng = mX + mO = 300,8 +1,2.16 = 320 gam BTNT Fe :𝑛𝐹𝑒2𝑂3 = ½ 𝑛𝐹𝑒(𝑁𝑂3)3 = 0,8 mol
=> % 𝑚𝐹𝑒2𝑂3 = 0,8.160/320.100% = 40%
o: http://tuyensinh247.com/