Основные химические процессы доменного процесса

Доменный процесс представляет собой сложный химический процесс, в ходе которого железная руда, содержащая в основном оксид железа (Fe₂O₃), превращается в чугун. Основные химические реакции, происходящие в доменной печи, включают:

1. Обжиг кокса:

Кокс сгорает с образованием углекислого газа (CO₂) и выделением тепла:
«`
C + O₂ → CO₂ + тепло
«`

2. Восстановление оксида железа углеродом:

Углерод из кокса реагирует с оксидом железа, восстанавливая железо до оксидов железа более низкой степени окисления, а затем до металлического железа:
«`
Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO
«`

3. Восстановление оксидов железа оксидом углерода (CO):

Оксид углерода (CO), образующийся при сгорании кокса, также восстанавливает оксиды железа до металлического железа:
«`
FeO + CO → Fe + CO₂
«`

4. Окисление железа кислородом:

Небольшое количество кислорода, присутствующего в доменной печи, может окислять металлическое железо до оксида железа (FeO):
«`
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
«`

5. Образование шлака:

Пустая порода, присутствующая в железной руде, реагирует с флюсами (обычно известняком), образуя шлак, который отделяется от расплавленного чугуна:
«`
CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂
«`

6. Растворение углерода в железе:

Углерод из кокса растворяется в расплавленном железе, образуя чугун:
«`
Fe (ж) + C (т) → Fe-C (ж)
«`

Прочие химические реакции:

Образование диоксида кремния: Диоксид кремния (SiO₂) образуется в результате реакции между кремнеземом, присутствующим в железной руде, и флюсами:
«`
SiO₂ + CaO → CaSiO₃
«`
Удаление серы: Сера, присутствующая в железной руде и коксе, удаляется с помощью флюсов, образуя сульфид кальция:
«`
FeS + CaO → CaS + FeO
«`