炼铁与炼钢的工艺区别.ppt

炼铁与炼钢 北京科技大学 一、铁合金 生铁 钢 碳素钢合金钢 炼钢生铁 （白口铁） 低碳钢 C%0.6% 钨铬钢 合金生铁： 如锰铁、硅铁 镍铬钢 第一节 炼铁 二、生铁与钢的比较 项目 区别 生铁 钢 一、含炭量 2%4.3% 0.03%2% 二、其它杂质Si、Mn、S、P （较多） Si、Mn、S、P （较少） 三、有益元素冶炼时不添加 （无） 冶炼时添加 （锰、镍、铬、钨等） 机械性能 （其他） 质硬而脆、 无韧性 坚硬、韧性大、 可塑性好。 机械加工 （其他） 可铸不可锻 可铸、可锻、 可压延 三、铁的合金 四、炼铁 1、铁的存在及分布 地壳中的铁都以化合态存在，游离态的 铁只能从陨石中得到。 2、CO还原氧化铁 现象：固体由红变黑,石灰水变浑浊。 方程式： Fe2O33CO2Fe3CO2 高温 (1)、自然界中铁以化合物存在 A、磁铁矿 化学式：Fe3O4 性质：结构致密，晶粒细小，黑色条纹。 具有强磁性，含S、P较高，还原性 差。 B、赤铁矿 化学式：Fe2O3 性质：条痕为樱红色，具有弱磁性，含S、 P较低，易破碎，易还原。 C、褐铁矿 化学式：nFe2O3. mH2O 性质：呈褐色条痕，还原具性好。高温下分解，疏 松多孔，易破碎。 D、菱铁矿 化学式：FeCO3 性质：颜色为灰色带 黄褐色。经过焙烧分 解。 CO2 ,疏松多孔， 易破碎，还原性好 五、炼铁过程 2、主要原料： 铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 1、原理：高温下用还原剂（主要是一 氧化碳）从铁矿石中把铁还原出来。 3、主要设备：高炉 4、主要反应 （1）还原剂的形成 CO2CO2Q CO2C2COQ （2）铁的还原 Fe2O33CO2Fe3CO2 （3）炉渣的形成 CaCO3CaOCO2 CaOSiO2CaSiO3 点燃 高温 高温 高温 高温 思考题：1：原料中焦炭和石灰石的作用是 什么？ 答：焦炭的作用是作燃料和生成还原剂 。石灰石的作用是作熔剂，除杂质（ 脉石）。 5、产物 （1）生铁 （2）高炉煤气：CO、CO2、N2、大量灰 尘等。 （3）炉渣：主要是CaSiO3 思考题：2、生铁含那些成分？ 3、高炉煤气能否直接排放？怎么处理？ 2、答：生铁主要含铁，除此之外还含有2%-4.3% 的碳,还含有锰、硅、硫、磷等元素。 3、高炉煤气不可直接排放。必须净化处理并加以 综合利用。 六、小结： 1、炼铁的原理 2、主要原料及设备 3、主要反应 4、产物 第二节 炼钢 一、炼钢原理 1、反应原理 高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳 和其它杂质氧化成气体或炉渣而除去。 2、目的： 降碳、调硅锰、去硫磷。 3、主要反应（分三个阶段） 4、主要反应（分三个阶段） （1）氧化造渣 2FeO22FeOQ 2FeOSiSiO22FeQ FeOMnFeMnOQ FeOCCOFe 生成的二氧化硅、氧化锰与造渣材料 生石灰相互作用成为炉渣。 高温 高温 高温 高温 （2）去硫、磷 FeS+CaOFeO+CaS 2P+5FeO+3CaO5Fe+Ca3(PO4)2 （3）脱氧 用硅铁、锰铁或金属铝来还原钢水中含有 的少量FeO 2FeO+SiSiO2+2Fe 3FeO+2Al3Fe+Al2O3 FeO+MnFe+MnO 生成的二氧化硅等大部分形成炉渣 而除去，部分的硅、锰等留在钢里以调 整钢的成分。钢水合格后，可以浇成钢 的铸件或钢锭，钢锭可以再轧成各种钢 材。 高温 高温 高温 高温 高温 方法：转炉炼钢、电弧炉炼钢、平炉炼钢。 一、氧气顶吹转炉炼钢法 （1）转炉的构造 （2）原料：生铁（液态）、氧气、适量 的造渣材料（如生石灰等）、脱氧剂。 （3）热源：依靠熔融铁水中的杂质等被 氧气氧化所放出的热量，不需要燃料。 二、炼钢的方法、 思考题：4、为什么要用纯氧来代替空气炼 钢？ 5、炼钢过程中产生的大量棕色烟气其主成 分是什么？能否直接排放？ 答4：因为用纯氧代替空气可以克服由于空气里 的氮气的影响而使钢质变脆以及痰气排出时 带走热量的缺点。 5：主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的CO气体 等。不能直接排放，必须净化回收，综合利 用。 思考题：6、炼铁和炼钢的主要 反应原理有什么异同？ 相同点：都是利用氧化还原反应。 不同点：炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿 石中还原出来（侧重还原），而炼钢主 要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其它 杂质氧化而除去（侧重氧化）。 思考与练习： 1、为了初步确定某铁矿石的种类，取该 铁矿石用盐酸溶解，有一种气体放出。 该铁矿石是（ D ） A.磁铁矿 B.赤铁矿 C.褐铁矿 D.菱铁 矿 2、炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产 中，都需要的原料是（ B ） A.纯碱 B.石灰石 C.石英 D.粘土 3、请根据课本实验CO还原Fe2O3，回答下列 问题： （1）如何确知反应已经开始发生？ （2）应如何处理尾气，请设想两法？ （3）实验结束时的操作应注意的事项是什么？ （4）现有铁的某种氧化物1g被CO完全还原后 在石灰水中可过滤出沉淀，经干燥称量为1.72g 是确定该铁的氧化物的分子式。 4、下列有关炼铁和炼钢的说法中，错误的 是（ B ） A.炼铁是铁矿石被还原的过程 B.炼钢是生铁被氧化的过程 C.炼铁高炉中加入石灰石的目的是除脉石 D.炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂 5、下面工业的废气经处理可作为气体燃料 的是硫酸厂的尾气硝酸厂尾气高炉 煤气氧气顶吹转炉产生的棕色烟气玻 璃工业的废气（ B ） A. B. C. D. 6、在炼铁和炼钢中都有碳参加反应。下列 有关碳参加反应的说明错误的是（AD ） A.两个过程中碳都是被氧化,都只起着提供 热量的作用 B.炼铁过程中碳被氧化,既起产生热量的作 用,又起产生CO的作用 C