一、原料的選擇與預(yù)處理
煉鋼的主要原料包括鐵礦石、焦炭和熔劑。鐵礦石是鐵的主要來源,常見的有赤鐵礦(Fe?O?)、磁鐵礦(Fe?O?)等。這些鐵礦石在開采后,需要經(jīng)過破碎、磨碎、磁選、浮選等一系列預(yù)處理工序,以提高鐵的品位并去除雜質(zhì)。?
焦炭在煉鋼過程中起著至關(guān)重要的作用。它不僅作為燃料提供高溫,還作為還原劑參與化學(xué)反應(yīng),將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵。為了保證焦炭的質(zhì)量,通常會對焦炭的灰分、硫分、揮發(fā)分等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制。?
熔劑如石灰石(CaCO?)等,其主要作用是造渣。在高溫下,石灰石分解為氧化鈣(CaO),氧化鈣能與鐵礦石中的脈石(如二氧化硅 SiO?等)發(fā)生反應(yīng),生成熔點(diǎn)較低、密度較小的爐渣,從而便于與鐵水分離。?
二、煉鐵 —— 從礦石到鐵水?
煉鐵的主要設(shè)備是高爐。在高爐內(nèi),發(fā)生著一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。首先,焦炭在風(fēng)口附近與鼓入的空氣發(fā)生燃燒反應(yīng):?C+O2===CO2該反應(yīng)放出大量的熱,使高爐內(nèi)溫度升高到 1500℃左右。生成的二氧化碳又與熾熱的焦炭反應(yīng):?CO2+C===2CO
?一氧化碳成為主要的還原劑,它將鐵礦石中的鐵氧化物還原成鐵:?
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2,F(xiàn)e3O4+4CO===3Fe+4CO2在這個過程中,鐵礦石中的脈石與熔劑反應(yīng)生成爐渣。以石灰石與二氧化硅反應(yīng)為例:?
CaCO3===CaO+CO2,CaO+SiO2===CaSiOa
?最終,在高爐底部得到鐵水和爐渣,鐵水從出鐵口放出,爐渣則從出渣口排出。