1. Phương phâp lò chuyển
Theo phương phâp năy nguyín liệu ban đầu đem luyện thĩp lă gang lỏng. Nhiệt cung cấp cho quâ trình luyện thĩp lă nhiệt của câc phản ứng hóa học cùng với nhiệt của gang lỏng ban đầu. Oxi hoặc không khí được thổi qua gang lỏng để thực hiện câc phản ứng hóa học như đê níu ở phần đầu. Quâ trình luyện thĩp được thực hiện trong hai loại lò:
a. Lò Betxơme
Betxơme lă một kĩ sư người Anh. Năm 1856 đê sâng chế ra một loại lò nấu thĩp kiểu chuyển động ngược, người ta gọi lă chuyển động Betxơme. Luyện thĩp bằng loại lò năy người ta thường gọi lă luyện thĩp theo phương phâp Betxơme. Cấu tạo của lò
Lò lă một thùng quay hình quả lí (hình VII.3) gồm 3 bộ phận chính: mũ lò, thđn lò vă đây lò. Vỏ ngoăi lăm bằng thĩp tấm, phía trong xđy bằng gạch chịu lửa silicat có tính axit, thănh phần chủ yếu lă SiO2 (93-97%). Chất trợ dung đưa văo để tạo xỉ cũng có tính chất axit để trânh phản ứng với vỏ, vì vậy luyện thĩp theo phương phâp năy còn gọi lă phương phâp axit.
Hình VII.3. Lò Betxơme
- Giai đoạn 1: không khí thổi qua gang lỏng xảy ra phản ứng: 2Fe + O2 = 2FeO
Trín miệng lò xuất hiện ngọn lửa sâng vă rất ngắn. Đồng thời khi ấy cũng xảy ra câc phản ứng FeO oxi hóa câc nguyín tố khâc, phản ứng tỏa ra nhiều nhiệt, nhiệt độ của gang tăng lín thúc đẩy quâ trình luyện thĩp.
- Giai đoạn 2: Chủ yếu xảy ra phản ứng FeO + C = Fe + CO
Khí CO bốc chây 2CO + O2 = 2CO2 trín miệng lò xuất hiện ngọn lửa rất dăi vă sâng chói mắt. Thời gian kĩo dăi khoảng 9-16 phút.
- Giai đoạn 3: Đó lă giai đoạn FeO lại bị oxi hóa tiếp thănh Fe2O3 bốc theo khói lò có mău nđu. Dấu hiệu năy cho biết câc nguyín tố khâc còn rất ít hoặc hầu như không còn trong gang. Để trânh tổn thất sắt người ta cho văo lò feromangan để hoăn nguyín câc oxit sắt thănh sắt kim loại.
FeO + Mn = Fe + MnO xỉ Giai đoạn năy kĩo dăi khoảng 1 phút
Thời gian nấu một mẻ thĩp khoảng nửa giờ Nguyín liệu phải có thănh phần như sau:
C: 3,8 - 4,2, Si 1,75%, Mn : 1% P: 0,05 - 0,07%, S: 0,025 - 0,04%
b. Lò Tomat
Năm 1878 Tomat, người Anh đê đưa ra một loại lò mới, về cấu trúc bề ngoăi tương tự như lò Betxơme, nhưng lớp gạch phía trong vỏ lò lă gạch đôlômit có tính chất bazơ vă do đó phương phâp năy gọi lă phương phâp bazơ. Nhờ phương phâp năy mă khắc phục được thiếu sót của phương phâp Betxơme lă luyện được câc gang chứa nhiều P vă S.
Luyện thĩp trong lò Tomat cũng xảy ra câc giai đoạn như trong lò Betxơme. Ưu điểm nổi bật của phương phâp lò chuyển lă vốn đầu tư xđy dựng nhỏ, thời gian nấu thĩp nhanh. Nhưng nhược điểm lă nhiệt độ luyện không cao, không kịp điều chỉnh tỉ lệ câc cấu tử có trong thĩp nín chất lượng thĩp không cao.
__________________________________________________________________________
Năm 1965 hai bố con người Phâp lă Emili vă Pie Mactanh đê đưa ra phương phâp luyện thĩp kiểu lò buồng. Nhiệt được cung cấp từ ngoăi văo, luyện thĩp tiến hănh trong một buồng lò (người ta còn gọi lă lò bể). Có 2 loại lò lă lò axit vă lò bazơ. Cấu tạo của lò Mactanh xem hình VII.4. Nó chia ra lăm 2 phần: phần trín vă phần dưới. Phần trín gồm thđn lò vă 2 đầu lò ở hai bín.
Thđn lò có hình dạng một câi buồng, phía dưới lă đây, phía trín lă đỉnh. Tường trước có câc cửa nạp nguyín liệu rắn, tường sau có lỗ đổ gang lỏng văo lò. Đây lò có đường thâo thĩp dốc ra sau lò. Nếu dẫn khí đốt văo đầu lò bín năy, thì đầu lò bín kia lă lối khí đi ra, hai đầu lò luđn phiín nhau lăm việc. Câc đầu lò thông với 4 buồng trao đổi nhiệt.
Không khí vă khí đốt được dẫn văo lò vă đốt chây trín mặt nguyín liệu, tỏa nhiệt cho nguyín liệu lăm toăn bộ vật liệu chảy lỏng. Trong điều kiện như vậy xảy ra câc phản ứng như níu ở phần trín. Một lớp xỉ được tạo thănh trín mặt thĩp. Thănh phần vă tính chất của lớp xỉ có ảnh hưởng lớn đến chất lượng thĩp. Oxi thông qua lớp xỉ có tâc dụng oxi hóa câc tạp chất có trong gang.
Hình VII.4. Lò luyện thĩp Mactanh
Thời gian nấu một mẻ thĩp kĩo dăi nhiều giờ nín có đủ thời gian để phđn tích, điều chỉnh thănh phần của thĩp theo ý muốn. Lò Mactanh có công suất
Điện cực
Nắp lò Cuộn thứ cấp biến thế lò
lớn vă nhiệt độ luyện thĩp cao nín tạo ra thĩp có chất lượng cao hơn so với câc lò chuyền. Luyện thĩp theo phương phâp năy đòi hỏi vốn đầu tư lớn.
3. Phương phâp hồ quang
Phương phâp năy dựa trín cơ sở nhiệt tỏa ra của ngọn lửa hồ quang để nấu chảy gang hoặc câc thĩp cũ.
Nguyín liệu để luyện thĩp trong câc lò hồ quang lă câc thĩp cũ, gang rắn. Cấu tạo của lò hồ quang điện gồm 3 bộ phận chính: lò, thiết bị điện vă thiết bị nghiíng lò (hình VII.5). Lò có hình dạng như một câi nồi, xđy bằng những loại gạch chịu lửa tương tự như lò Mactanh. Đỉnh lò có 3 lỗ để cắm điện văo lò. Đây lò đặt trín vòng sắt (hay đặt trín bệ, phía dưới có bi) để có thể nghiíng được. Phía trước lò có một cửa nạp nguyín liệu, phía sau có một cửa thâo thĩp.
Dung lượng của lò trong công nghiệp thường từ 3 -80 tấn. Một số nước có lò dung lượng tới 186 tấn. Thiết bị nghiíng lò có tâc dụng nghiíng lò đổ thĩp ra.
Quâ trình luyện thĩp: nguyín vật liệu được nạp văo lò theo một tỉ lệ tính toân trước vă theo một trình tự thích hợp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hạ điện cực xuống gần kim loại vă đóng mạch điện hồ quang được tạo thănh. Dưới tâc dụng của nhiệt độ hồ quang phât ra, nguyín liệu bị nấu chảy.
FeO có trong kim loại oxi hóa câc tạp chất C, Si, Mn, P, v.v… như trong lò Mactanh. Để khử S được triệt để gần cuối thời gian nấu thĩp người ta cho vôi, huỳnh thạch (CaF2) vă bột than cốc văo lò. Ở nhiệt độ cao nhờ có CaO mă C,S bị khử triệt để hơn theo phương trình:
FeS + CaO +C = Fe + CaS + CO
Cũng ở nhiệt độ cao C trong than cốc tâc dụng với CaO thănh CaC2. Cao + 3C = CaC2 + CO
Nhờ có nhiệt độ cao, ở giai đoạn cuối người ta có thể cho thím câc kim loại khâc văo để tạo ra thĩp hợp kim.
Lò điện hồ quang rất thuận tiện trong việc chế tạo ra câc loại thĩp có chất lượng cao vă nấu lại câc thĩp cũ để chế tạo câc công cụ mới.
Nhược điểm của loại lò năy lă năng suất không cao vă giâ thănh thĩp cao, nếu điện năng đắt.
Ở nước ta trong câc nhă mây cơ khí đều có câc lò điện hồ quang nhỏ từ 0,5 -1 tấn thĩp trong một mẻ.
CĐU HỎI
VII.1. Nguyín tắc luyện gang, giải thích sự khử lưu huỳnh trong quâ trình luyện gang.
VII.2. Phđn biệt gang, thĩp, câc loại gang vă thĩp.
VII.3. Cơ sở hóa học của quâ trình luyện gang thănh thĩp. Câc phương phâp luyện thĩp.
Chương VIII
TỔNG HỢP MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ CƠ BẢN
§1. SẢN XUẤT ETANOL (RƯỢU ETYLIC C2H5OH)