Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 4 ПРОМИСЛОВЕ ВИРОБНИЦТВО НАЙВАЖЛИВІШИХ НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН


§ 75. Доменний процес виробництва чавуну

 

Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

знати будову домни, хімізм виробництва чавуну і шлаку; записувати рівняння реакцій, що ілюструють утворення чавуну і шлаку;

характеризувати технологічну схему добування чавуну;

пояснювати роботу домни і кауперів.

Чавун добувають способом відновлювальної виплавки у доменних печах (мал. 136).

Доменна піч — це споруда з вогнетривких матеріалів заввишки 30 м, діаметром 6 м, її продуктивність — 2000 т чавуну за добу. Верхня частина домни, через яку завантажується шихта (суміш сировинних матеріалів — залізної руди, палива і флюсів), називається колошником. Через колошник шихта потрапляє в довгу шахту, що розширюється донизу. Це полегшує пересування шихти згори донизу. В міру переміщення шихти до найширшої частини печі — розпару — з нею відбуваються пере творення, в результаті яких утворюється чавун.


Мал. 136. Схема доменної печі

 

Спочатку згоряє кокс з утворенням високої температури, оскільки реакція екзотермічна:

Карбон(ІV) оксид, що утворюється, проходить крізь розпечений кокс і, поглинаючи теплоту, відновлюється до СО:

А чадний газ СО за високої температури легко відновлює залізо:

Залізо утворюється в твердому стані. Губчасті грудочки його вбирають Карбон та інші елементи і перетворюються на чавун. Він плавиться і стікає в горно.

У домну разом з рудою надходить і пуста порода, що містить SiO2 та інші домішки. Усі вони дуже тугоплавкі і можуть закупорити піч, яка працює у безперервному режимі багато років. Тому в шихту, крім руди, додають флюси (вапняк). СаСО3 під впливом високої температури розкладається:

Утворений кальцій оксид взаємодіє з тугоплавкими оксидами, що є в шихті, і переводить їх у легкоплавкий шлак. Наприклад:

СаО + SiO2 = СаSiO3

Шлак легший за чавун. Він плаває на його поверхні і захищає чавун від окиснення. Чавун і шлак накопичуються в горні, звідки їх періодично випускають.


Мал. 137. Вироби з чавуну


З чавуну відливають деталі складної конфігурації, різні вироби. У ливарний чавун часто вводять добавки магнію та інших металів. Це поліпшує механічні властивості чавуну, зменшує його крихкість. З ливарного чавуну виготовляють станини машин, махові колеса, плити, ґрати, художні вироби, пам’ятки мистецтва (мал. 137). З доменних шлаків виробляють будівельні матеріали (шлакобетон, шлаковату, скло тощо).

З верхньої частини домни виходить доменний газ. Він містить суміш газів — СО (28 %), СО2, N2 та багато пилу. Цей газ спалюють, а теплоту використовують для попереднього нагрівання повітря, збагаченого киснем, що надходить у піч.

Повітря нагрівають у спеціальних баштах — кауперах, сюди з домни надходять гарячі гази. Доменні гази містять карбон(ІІ) оксид СО, він згоряє в каупері й підвищує його температуру. Потім доменні гази автоматично надходять у другий каупер, а крізь перший починається продувка повітря, що спрямовується в домну. У розжареному каупері повітря нагрівається. У такий спосіб економиться паливо, яке у великій кількості затрачалося б на підігрівання повітря, що надходить у домну. Кожна домна має кілька кауперів.

 Коротко про головне

Чавун виплавляють у доменних печах. Основна сировина — залізна руда. В домну завантажують шихту, тобто вихідні матеріали — руду, паливо і флюси. Як паливо використовують кокс (інколи природний газ); він частково є відновником. Флюси (вапняки) призначені для перетворення тугоплавких домішок на легкоплавкий шлак. Залізо утворюється в твердому стані — губчасте, потім воно розплавляється, насичується вуглецем і перетворюється на чавун.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити