Ποιες είναι οι χημικές εξισώσεις των διαδικασιών που εξευγενίζουν το σίδηρο;

Χημικές εξισώσεις για διύλιση σιδήρου:

1. Μείωση σιδηρομεταλλεύματος (υψικαμίνου):

Αυτό είναι το πρωταρχικό βήμα όπου το σιδηρομετάλλευμα (κυρίως αιματίτη, Fe₂o₃) μειώνεται σε σιδερένιο μέταλλο.

Συνολική αντίδραση:

Fe₂o₃ (s) + 3co (g) → 2fe (l) + 3co₂ (g)

αντιδράσεις βήμα προς βήμα:

* Μείωση του αιματίτη σε μαγνητίτη:

Fe₂o₃ (s) + co (g) → fe₃o₄ (s) + co₂ (g)

* Μείωση του μαγνητίτη σε wüstite:

Fe₃o₄ (s) + co (g) → 3feo (s) + co₂ (g)

* Μείωση του Wüstite στο Iron:

Feo (s) + co (g) → fe (l) + co₂ (g)

2. Σχηματισμός σκωρίας:

Οι ακαθαρσίες στο σιδηρομετάλλευμα, όπως το σίλικα (sio₂), αντιδρούν με ασβεστόλιθο (caco₃) για να σχηματίσουν σκωρία, η οποία είναι ένα τετηγμένο μίγμα πυριτικού ασβεστίου (casio₃).

αντίδραση:

Caco₃ (s) → cao (s) + co₂ (g)

Cao (s) + sio₂ (s) → casio₃ (l)

3. Χυτοσίδηρο σε χάλυβα:

Ο χυτοσίδηρος, το προϊόν του υψικαμίνου, περιέχει ακαθαρσίες όπως άνθρακα, θείο, φωσφόρο και πυρίτιο. Αυτές οι ακαθαρσίες αφαιρούνται σε μια διαδικασία που ονομάζεται Steelmaking.

Βασική διαδικασία κλιβάνου οξυγόνου (BOF):

Το οξυγόνο εκτοξεύεται στο τετηγμένο χυτοσίδηρο, οξειδώνοντας τις ακαθαρσίες.

αντιδράσεις:

C (s) + o₂ (g) → co₂ (g)

S (s) + o₂ (g) → So₂ (g)

4p (s) + 5o₂ (g) → 2p₂o₅ (s)

Si (s) + o₂ (g) → sio₂ (s)

Διαδικασία φούρνου ηλεκτρικού τόξου (EAF):

Το παλιοσίδερο λιωμένο και εκλεπτυσμένο χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά τόξα, τα οποία επίσης απομακρύνουν τις ακαθαρσίες μέσω της οξείδωσης.

αντιδράσεις:

Παρόμοια με τη διαδικασία BOF, αλλά με διαφορετικές εισροές ενέργειας.

4. Κράμα κράματος:

Για την παραγωγή συγκεκριμένων βαθμών χάλυβα με επιθυμητές ιδιότητες, προστίθενται διάφορα στοιχεία όπως ο άνθρακας, το μαγγάνιο, το χρωμίου, το νικέλιο και άλλα στον τετηγμένο χάλυβα.

αντιδράσεις:

Αυτές οι αντιδράσεις είναι πολύπλοκες και ποικίλλουν ανάλογα με τα συγκεκριμένα στοιχεία κράματος.

Σημείωση: Αυτές οι εξισώσεις αντιπροσωπεύουν τις κύριες αντιδράσεις που εμπλέκονται στη διύλιση του σιδήρου. Υπάρχουν πολλές άλλες αντιδράσεις και υπο-αντιδράσεις που συμβαίνουν στις διαδικασίες.