Bài 31. Sắt

Bài giảng
hoá học vô cơ
Người thực hiện: Trần Thị Kim Liên
Khoa Tự nhiên
Chương 12
Các nguyên tố
phân nhóm phụ nhóm VIII
Bài 8: Sắt
Luyện gang
Các oxit và hiđroxit
Các muối sắt
I. Luyện gang
Nguyên liệu
- Sơ đồ biến đổi
- Hoạt động của lò cao
- Xỉ lò cao
- Quá trình khử
- Các thông số kĩ thuật
Nguyên liệu
Quặng sắt:
Có chứa sắt và các tạp chất. Các tạp chất này cần được loại bỏ dưới dạng xỉ lò cao nóng chảy. Để đạt được mục đích này người ta cần cho vào lò cao các chất trợ dung.
Nguyên liệu
Chất trợ dung:
Là những chất cho vào lò cao để tạo với quặng hỗn hợp dễ nóng chảy và loại bỏ các tạp chất trong quặng.
Các chất trợ dung thường dùng:
CaO - Al2O3 - SiO2
- Chất khử: than cốc.
Sơ đồ biến đổi
Quặng sắt + tạp chất + chất trợ dung + than cốc + không khí ? gang + xỉ lò cao + khí lò cao.
Hoạt động của lò cao
2
Quá trình khử
2C + O2 ? 2CO
2CO ? CO2 + C
ở 400oC: 3Fe2O3 + CO ? 2Fe3O4 +CO2
Fe2O3 + CO ? 2FeO + CO2
- ở 500oC: FeO + CO ? Fe + CO2
- ở 900oC: FeO + C ? Fe + CO
Xỉ lò cao
Thành phần: canxi - nhôm silicat
? 35 - 48% CaO, 30 - 38% SiO2, 6 - 18% Al2O3 (sắt oxit, mangan oxit, magie oxit)
Các Thông số kĩ thuật
Sự di chuyển quặng và các nguyên liệu khác dọc theo chiều cao của lò cao ngược chiều với dòng hỗn hợp khí mất khoảng 20 giờ.
Năng lượng toả ra khi đốt 1m3 khí lò cao đạt từ 3570 - 4110 kJ.
Các Thông số kĩ thuật
Một lò cao sản xuất mỗi ngày 1000 tấn gang thường tiêu thụ hết 2200 tấn quặng sắt, 1000 tấn than cốc, 800 tấn trợ dung và 4 triệu m3 không khí.
Mỗi tấn gang được sản xuất ra thải ra ngoài khoảng 4000 m3 khí lò cao.
Các Thông số kĩ thuật
Gang ra khỏi lò cao chứa khoảng 2,5 - 5% C; 0,2 - 4% Si; 0,1 - 3% P, một ít mangan và lưu huỳnh
II.Các oxit và hiđroxit
Các oxit
- Điều chế
- Tính chất: là các oxit bazơ
+ axit
+ Bị khử bởi các chất khử mạnh (H2, C, CO, kim loại)
2. Các hiđroxit
Điều chế
Tính chất
+ axit
+ Bị nhiệt phân tích
+ Tác dụng với kiềm tạo ra các muối ferat.
2
Bị nhiệt phân tích
Nhiệt phân Fe(OH)2
Trong điều kiện không có oxi:
Fe(OH)2 ? FeO + H2O
Trong điều kiện có oxi:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ? 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 ? Fe2O3 + 3H2O
Các phản ứng tạo muối ferat:
Fe(OH)2 + 2NaOH ?Na2[Fe(OH)4]
2Fe(OH)3 + 10KOH + 3Cl2? 2K2FeO4 +6KCl + 8H2O
4FeO42- + 20H+ ? 4Fe3+ + 10H2O + 3O2
Sắt
Luyện gang
Nguyên liệu
Sơ đồ biến đổi
Hoạt động của lò cao
Quá trình khử
Xỉ lò cao
Các thông số kĩ thuật
Các oxit và hiđroxit
Điều chế
Tính chất