Bài giảng Hóa học Lớp 12 - Tiết 54: Hợp kim của sắt

.Nguyên t ắc 
I.Gang : 
H ỢP KIM CỦA SẮT 
2.Ph ân loại tính chất ứng dụng : 
1. Khái niệm : 
- Chất chảy CaCO 3 ( phân hủy thành CaO hóa hợp với SiO 2 tạo ra xỉ dễ tách khỏi gang)hoặc SiO 2 . Tùy thuộc nguyên liệu : 
+ Quặng lẫn oxit axit (SiO 2 ) : dùng CaCO 3 
+ Quặng lẫn oxit bazơ ( CaO , MnO ) : dùng SiO 2 
 c. C ác phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang : 
I.Gang : 
H ỢP KIM CỦA SẮT 
2.Ph ân loại tính chất ứng dụng : 
1. Khái niệm : 
 b.Nguyên l iệ u : 
 a.Nguyên t ắc 
Nguy ên liệu 
Thổi không khí đã làm giàu oxi và 
sấy nóng tại ~900 o C 
(1) C +O 2 CO 2 H<0 
(2) CO 2 + C 2CO H>0 
CO 
CO 
CO 
(3) 3Fe 2 O 3 + CO 2Fe 3 O 4 + CO 2 
(4) Fe 3 O 4 + CO 3FeO + CO 2 
(5) FeO + CO Fe + CO 2 
Gang lỏng : 
Fe + >2%C 
Xỉ CaSiO 3 
Khí lò cao : CO 2 , CO, H 2 ,  
(3a) CaCO 3 CaO + CO 2 
(5a) CaO + SiO 2 CaSiO 3 
Lò cao 
1800 o C 
1300 o C 
400 o C 
200 o C 
500 o C-600 0 C 
700 o C-800 0 C 
1000 o C 
1500 0 C 
+ Phản ứng tạo chất khử CO: Thổi không khí nóng ( khoảng 600 – 800 0 C) được nén vào lò cao ở phía trên nồi lò : 
t o C 
C + O 2 
Nhiệt lượng của phản ứng tỏa ra làm nhiệt độ của lò cao lên tới trên 1800 0 C 
CO 2 + Q 
CO 2 + C 
2CO – Q 
t o C 
+ Phản ứng khử sắt oxit : thực hiện ở thân lò , có nhiệt độ 400-800 0 C 
Fe 2 O 3 + CO 
Fe 3 O 4 + CO 2 
Fe 3 O 4 + CO 
3 
2 
FeO + CO 2 
FeO + CO 
3 
Fe + CO 2 
t o C 
t o C 
t o C 
Phản ứng này thu nhiệt nên nhiệt độ phần trên của bụng lò khoảng 1300 0 C 
- Phần trên của thân lò , t 0 khoảng 400 0 C: 
- Phần giữa của thân lò , t 0 khoảng 500- 600 0 C: 
- Phần dưới của thân lò , t 0 khoảng 700- 800 0 C: 
+ Phản ứng tạo xỉ : Ở bụng lò , t 0 khoảng 1000 0 C: 
* Chaát chaûy laø CaCO 3 : 
CaCO 3 CaO + CO 2 
CaO + SiO 2 CaSiO 3 
6CaO + 2P 2 O 5 2Ca 3 (PO 4 ) 2 
t o 
* Chaát chaûy laø SiO 2 : 	 
 SiO 2 + MnO MnSiO 3 
t o 
t o 
CaSiO 3 , Ca 3 (PO 4 ) 2 , MnSiO 3 là xỉ , dễ nóng chảy , nhẹ hơn sắt nổi lên trên tách ra bảo vệ gang không bị oxi hóa bởi không khí . Sau một thời gian người ta tháo gang và xỉ ra khỏi lò . 
t o 
d, S ự tạo thành gang : 
S ắt nóng chảy có hoà tan một phần cacbon và một lượng nhỏ các nguyên t ố : Si,Mn  t ạo thành gang 
3Fe + C Fe 3 C 
t o 
xementit (gang) coù nhieät ñoä noùng chaûy nhoû hôn nhieät ñoä noùng chaûy cuûa Fe 
Ngoaøi ra caùc taïp chaát SiO 2 , MnO , P 2 O 5 cuõng bò khöû taïo thaønh Mn , Si , P tan trong gang noùng chaûy ( taïp chaát coù ích ) ; S laø taïp chaát coù haïi ( nhieàu S thì gang gioøn neân choïn nguyeân lieäu coù ít hoaëc khoâng coù S) 
MnO + C Mn + CO 
SiO 2 + 2C Si + 2CO 
P 2 O 5 + 5C 2P + 5CO 
t o 
t o 
t o 
 Công suất : >200.000 tấn gang lỏng/năm (570 tấn / ngày , đêm ) 
 Sản phẩm : Gang đúc và gang luyện thép 
Thiết bị chính :   3 lò cao : 120m 3 và 100 m 3 , 500 m 3        
Công ty Gang thép Thái Nguyên 
 c. C ác phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang : 
I.Gang : 
H ỢP KIM CỦA SẮT 
1. Khái niệm : 
 b.Nguyên l iệ u : 
 a.Nguyên t ắc 
d, S ự tạo thành gang : 
II.Thép : 
1. Kh ái niệm : 
Thép là hợp kim c ủ a Fe ch ứa từ 0,01-2 % kh ối lư ợ ng C, c ùng với một số nguyên tố khác ( Si,Mn,Cr,Ni ,) 
I.Gang : 
H ỢP KIM CỦA SẮT 
Thép th ường 
Thép đặc biệt 
Thép có những loại nào , nêu ứng dụng của mỗi loại ? 
Thép th ường 
( thép cacbon ) 
Thép đ ặc biệt 
Thành ph ầ n 
Tính ch ất 
Ít C, Si , Mn , r ất ít S 
- C ≤ 0,1% thép m ềm 
- C > 0,9 % thép c ứng 
- Ch ứa thêm các nguyên t ố Si , Mn , Cr , Ni , W .. 
- Có tính cơ học , lí h ọc r ất quí 
Ứng d ụ ng 
Xây d ựng , ch ế t ạo vật dụng trong đời sống 
Ch ế tạo vật dụng kĩ thuật cao 
2.Ph ân loại : 
II.Thép : 
1. Kh ái niệm : 
I.Gang : 
H ỢP KIM CỦA SẮT 
3.S ả n x uất thép : 
b.Nguyên li ệ u : 
- Gang t rắng ho ặ c gang xám , Sắt thép phế liệu 
- Ch ất chảy là CaO 
- Nhiên li ệu : d ầ u mazut h oặc khí đ ố t , O 2 
 a.Nguyên t ắc : Gi ảm hàm lượng các tạp chất C, S, Si , Mn  
2.Ph ân loại : 
II.Thép : 
1.