Учебное пособие: Металлургия железа
SiO2 + 2 C = Si + 2CO
Эта реакция протекает с поглощением тепла при температурах не ниже 1450 0 С.
Другие полезные примеси – никель, ванадий, титан и т.д. – попадают в доменную печь в виде примесей железной руды. При доменной плавке никель восстанавливается и переходит в чугун полностью, хром – на 85- 95 %, ванадий –на 70 – 80 %.
Фосфор – вредная примесь железных руд находится в них главным образом в виде P2 O5 *3 CaO. Весь фосфор, внесенный шихтой, восстанавливается и переходит в чугун практически полностью.
Сера - особенно вредная примесь в чугуне ( а также в стали). Основное количество серы вносит кокс, часть железная руда, агломерат, окатыши.
Вдоменной печи 10 -20 % серы удаляется в виде соединений (SO2 , H2 S)/ Остальная часть серы переходит в чугун и в шлак в виде сульфидов FeS, CaS/
В условиях доменной плавки основным способом десульфуризации, т.е. удаления серы из металла, является образование сульфида кальция по реакции
FeS + CaO = FeO + CaS
Сульфид кальция нерастворим в чугуне и находится в шлак. Наиболее интенсивно эта реакция протекает при прохождении капель чугуна через слой шлака.
Из этого следует, что одним из основных условий удаления серы из металла является достаточное количество извести СаО в шлаке.
Часть серы удаляется с помощью магнезита, а также марганца:
FeS + MgO = FeO + MgS
FeS + MnO = FeO + MnS
Сульфид магния нерастворим в металле, а сульфид марганца растворяется незначительно.
Важным процессом является шлакообразование. Начинается процесс примерно в распаде печи. Первичный шлак образуется в результате сплавления CaO, SiO2 ? Al2 O3 и других окислов, находящихся в составе флюса и пустой породы. При определенных соотношениях по массе эти тугоплавкие окислы могут образовывать легкоплавкие смеси – сплавы с температурой плавления 1150- 1200 о С. Стекая вниз и накапливаясь в горне, шлак существенyо изменяет свой состав. В результате взаимодействия с расплавленным чугуном и остатками несгоревшего кокса в шлаке восстанавливаются окислы железа и марганца, в нам растворяются сульфиды железе и марганца, зола кокса и т.д. Химический состав шлака определяет состав чугуна и поэтому при выплавке передельных, литейных и других чугунов всегда подбира ют шлак соответствующего состава.
Типовой состав шлака: 40-50 % CaO; 38-40 % SiO2 7-10 % Al2 O3 .