Bài 20. Hợp kim sắt: Gang, thép

BÀI 20
Fe  FeSO4  FeCl2  Fe(NO3)2  Fe  FeCl3
Câu hỏi:
Viết phương trình phản ứng thực hiện biến hóa sau:
(2)
(3)
(4)
(5)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Fe + H2SO4  FeSO4 + H2(k)
FeSO4 + BaCl2  FeCl2 + BaSO4 (r)
FeCl2 + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2AgCl (r)
Fe(NO3)2 + Mg  Mg(NO3)2 + Fe (r)
2Fe + 3Cl2  2FeCl3
I. HỢP KIM CỦA SẮT
* Hợp kim : Là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc của kim loại và phi kim.
* Hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng là : gang và thép.


1 - GANG LÀ GÌ?
C(2% - 5%)
Si(1% - 4%)
Mn(0.3% - 5%)
S(0.01% - 1%)
P(0.1% - %)
Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.
2- THÉP LÀ GÌ?
I/ THÀNH PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ TRONG GANG
II/ PHÂN LOẠI GANG
III/ SẢN XUẤT GANG
NGUYÊN TẮC
NGUYÊN LIỆU
THIẾT BỊ
VẬN HÀNH
QUẶNG SẮT
THAN CỐC
KHÔNG KHÍ
- PHÂN LOẠI :
GANG
Gang Xám
Gang Trắng
THÀNH PHẦN
Chứa nhiều C , Si
Chứa nhiều Fe, ít C, Si
TÍNH CHẤT
Dễ ăn khuôn
Rất cứng và rất giòn
ỨNG DỤNG
Đúc bộ phận máy móc,ống dẫn nước
Dùng để luyện thép
II- SẢN XUẤT GANG
THIẾT BỊ
NGUYÊN TẮC
NGUYÊN LIỆU
VẬN HÀNH
NGUYÊN TẮC
Dùng CO khử sắt oxit ở nhiệt độ cao
NGUYÊN LIỆU
QUẶNG SẮT
THAN CỐC
KHÔNG KHÍ
Quặng Sắt :
Hàm lượng sắt :
30% trở lên
Không chứa hoặc chứa rất ít S,P
Cần chứa Mn
Quặng sắt có giá trị sản xuất gang là quặng :
Quặng Manhetit(Fe3O4)và Hematit(Fe2O3)
Tại sao quặng sắt dùng sản xuất gang không chứa hoặc chứa ít S, P?
Vì những nguyên tố này sẽ làm giảm tính chất cơ học của gang
Sắt
Bị khử
Quặng Sắt tốt
QUẶNG SẮT
THAN CỐC
Vai trò:
Cung cấp nhiệt lượng cho các phản ứng xảy ra
Tạo chất khử CO
Tạo gang :
Than coác tan vaøo saét noùng chaûy
Than cốc không có trong tự nhiên,phải điều chế từ than mỡ hoặc than gầy
Tại sao không thể dùng than đá thay cho than cốc trong quá trình luyện gang?
Vì : than cốc có năng suất tỏa nhiệt cao, ít tro, không chứa hoặc chứa ít lưu huỳnh, xốp và bền ở nhiệt độ cao (khi cháy không bị nứt vỡ thành những mảnh vụn gây tắc lò)
KHÔNG KHÍ
Vai trò:
Đốt cháy than cốc
Tạo chất khử CO
Tạo nhiệt độ cao cần thiết để chuyển hóa quặng thành gang
Không khí càng giàu oxi càng tốt
Vì sao không khí càng giàu oxi càng tốt?
Không khí càng giàu oxi sẽ làm tăng hiệu suất của quá trình luyện gang và tiết kiệm than cốc
THIẾT BỊ :
LÒ CAO
Lò cao bên trong lót gạch chịu nhiệt.
Nguyên liệu nạp từ miệng lò vào lò cao thành từng lớp xen kẽ: lớp than cốc, lớp quặng.
VẬN HÀNH
Quặng sắt oxit FexOy
Thổi không khí đã làm giàu oxi và

sấy nóng ~900oC
CO
CO
CO
Gang Lỏng
Xỉ CaSiO3
Khí lò cao : CO2, , CO, H2 ....
t0
t0
t0
t0
t0
t0
t0
t0
Nhöõng phaûn öùng hoùa hoïc xaûy ra trong quaù trình saûn xuaát gang
Phản ứng tạo chất khử CO :
C + O2  CO2
C + CO2  2CO
CO khử oxi trong oxit sắt :
Fe2O3 + 3CO  2 Fe +3CO2
t0
t0
t0
Fe3O4 + 4CO  3 Fe + 4CO2
Saét noùng chaûy hoaø tan moät phaàn C vaø moät löôïng nhoû Mn, Si taïo thaønh gang
t0
II. SẢN XUẤT GANG
III. SẢN XUẤT THÉP
a) Nguyên liệu: Gang, sắt phế liệu và khí oxi.
b) Nguyên tắc: oxi hóa một số nguyên tố có trong gang như : C, Mn, Si, S, P,. . .
Ví dụ : FeO + C ? Fe + CO

t0
Xỉ nóng chảy
Thép nóng chảy
Bài tập
Hãy lập các phương trình hóa học theo sơ đồ sau đây:
a) FeO + Mn ? Fe + MnO
b) Fe2O3 + CO ? Fe + CO2
c) FeO + Si ? Fe + SiO2
d) FeO + C ? Fe + CO
Cho biết phản ứng nào xảy ra trong quá trình luyện gang, phản ứng nào xảy ra trong quá trình luyện thép, chất nào là chất oxi hóa, chất nào là chất khử?
t0
t0
t0
t0
Đáp án:
a) FeO + Mn ? Fe + MnO
b) Fe2O3 + 3CO ? 2Fe + 3CO2
c) 2FeO + Si ? 2Fe + SiO2
d) FeO + C ? Fe + CO
Phản ứng xảy ra trong quá trình luyện gang: Phản ứng b
Phản ứng xảy ra trong quá trình luyện thép: Phản ứng a,c,d
Chất oxi hóa: FeO, Fe2O3
Chất khử : Mn, CO, Si, C
t0
t0
t0
t0
-Học bài 20
-Xem trước bài : "Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn"
Chuẩn bị:
-Bài tập 6/63 SGK:
Tính khối lượng quặng hematit chứa 60% Fe2O3 cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất của quá trình là 80%.
Bài 20:HỢP KIM SẮT:GANG,THÉP
I. HỢP KIM CỦA SẮT
* Hợp kim : Là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc của kim loại và phi kim.
Hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng là : gang và thép.
1 - GANG LÀ GÌ?
Gang là hợp kim của sắt với cacbon trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như: Si, Mn, S...
II. SẢN XUẤT GANG
Những phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình sản xuất gang
Phản ứng tạo chất khử CO :
C + O2 ? CO2
C + CO2 ? 2CO
CO khử oxi trong oxit sắt :
Fe2O3 + 3CO ? 2Fe +3CO2
Fe3O4 + 4CO ? 3Fe + 4CO2
Sắt nóng chảy hoà tan một phần C và một lượng nhỏ Mn, Si tạo thành gang
III. SẢN XUẤT THÉP
a) Nguyên liệu: Gang, sắt phế liệu và khí oxi.
b) Nguyên tắc: oxi hóa một số nguyên tố có trong gang như : C, Mn, Si, S, P,. . .
Ví dụ : FeO + C ? Fe + CO

t0
t0
t0
t0
t0