LUYỆN GANG
Trong quá trình sản xuất gang, quặng hematite (Fe2O3) thường được sử dụng.
Quặng sắt đậm đặc, đá vôi (CaCO3), than cốc được đưa vào lò từ trên xuống. Một luồng không khí nóng được đẩy vào trong lò từ phía dưới nên còn có tên gọi là lò cao. Khí oxygen phản ứng với carbon trong than cốc để tạo thành chủ yếu là carbon monoxide (CO) và một ít carbon dioxide (CO2). Những phản ứng này tỏa nhiệt cao và khi khí CO và CO2 nóng lên, chúng phản ứng với các hợp chất sắt oxide ở các vùng nhiệt độ khác nhau như trong hình vẽ trên. Các bước chính trong việc khai thác sắt là:
3Fe2O3(s) + CO(g) → 2Fe3O4(s) + CO2(g)
Fe3O4(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO2(g)
FeO(s) + CO(g) → Fe(l) + CO2(g)
Đá vôi phân hủy trong lò như sau:
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
Calcium oxide (CaO) được sinh ra sẽ phản ứng với các tạp chất có trong quặng sắt, chủ yếu là cát (SiO2) và aluminium oxide (Al2O3):
CaO(s) + SiO2(s) → CaSiO3(l)
CaO(s) + Al2O3(s) → Ca(AlO2)2(l)
Hỗn hợp calcium silicate (CaSiO3) và calcium aluminate (Ca(AlO2)2) nóng chảy tại nhiệt độ trong lò được gọi là xỉ.
Vào thời điểm quặng đi xuống đáy lò, phần lớn quặng đã bị biến thành sắt. Nhiệt độ của phần dưới của lò cao hơn nhiệt độ nóng chảy của sắt, và do đó sắt sẽ nóng chảy và có thể chảy xuống thiết bị thu nằm ở phía bên dưới. Lớp xỉ ít đậm đặc hơn, nổi ở trên bề mặt tạo thành lớp trên cùng, phía trên sắt nóng chảy và có thể chảy ra ở lỗ thoát phía trên, như trong hình vẽ trên.
Câu 1 [1073422]: Quá trình sản xuất chuyển oxide sắt thành sắt kim loại có sử dụng phương pháp
A, thủy luyện.
B, nhiệt luyện.
C, điện phân dung dịch.
D, điện phân nóng chảy.
Quá trình sản xuất chuyển oxide sắt thành sắt kim loại có sử dụng phương pháp nhiệt luyện.
3Fe2O3(s) + CO(g) \[\xrightarrow[{}]{{}}\] 2Fe3O4(s) + CO2(g)
Fe3O4(s) + CO(g) \[\xrightarrow[{}]{{}}\] 3FeO(s) + CO2(g)
FeO(s) + CO(g) \[\xrightarrow[{}]{{}}\] Fe(l) + CO2(g)
Đáp án: B. nhiệt luyện. Đáp án: B
3Fe2O3(s) + CO(g) \[\xrightarrow[{}]{{}}\] 2Fe3O4(s) + CO2(g)
Fe3O4(s) + CO(g) \[\xrightarrow[{}]{{}}\] 3FeO(s) + CO2(g)
FeO(s) + CO(g) \[\xrightarrow[{}]{{}}\] Fe(l) + CO2(g)
Đáp án: B. nhiệt luyện. Đáp án: B
Câu 2 [1073423]: Trong các phát biểu sau:
(a) CO đóng vai trò là chất khử.
(b) Các tạp chất như cát (SiO2) và aluminium oxide (Al2O3) có trong than cốc.
(c) Đá vôi được thêm vào để loại bỏ các tạp chất SiO2 và Al2O3.
(d) Lớp xỉ lỏng nặng hơn lớp sắt lỏng nên chìm xuống phía dưới.
(e) Cửa thoát xỉ đặt thấp hơn của thoát gang.
Số phát biểu đúng là
(a) CO đóng vai trò là chất khử.
(b) Các tạp chất như cát (SiO2) và aluminium oxide (Al2O3) có trong than cốc.
(c) Đá vôi được thêm vào để loại bỏ các tạp chất SiO2 và Al2O3.
(d) Lớp xỉ lỏng nặng hơn lớp sắt lỏng nên chìm xuống phía dưới.
(e) Cửa thoát xỉ đặt thấp hơn của thoát gang.
Số phát biểu đúng là
A, 1.
B, 2.
C, 3.
D, 4.
Nhận định (a) – Đúng. CO đóng vai trò là chất khử; Trong lò cao, CO khử Fe₂O₃ thành Fe:
Fe2O3(s) + 3CO(g) 
3Fe(s) + 3CO2(g
Nhận định (b) – Sai. Than cốc chủ yếu chứa cacbon và một số tạp chất (như lưu huỳnh, tro), nhưng SiO₂ và Al₂O₃ là tạp chất trong quặng sắt, không phải trong than cốc.
Nhận định (c) – Đúng. Đá vôi được thêm vào để loại bỏ các tạp chất SiO2 và Al2O3.
CaO + SiO2 → CaSiO3
Nhận định (d) – Sai. Thực tế, xỉ nhẹ hơn sắt lỏng nên nổi lên trên.
Nhận định (e) – Sai. Ngược lại, cửa thoát xỉ nằm trên cửa thoát gang để xỉ nổi lên, dễ tháo ra.
Đáp án: B. 2.
Câu 3 [1073424]: Hematite là một loại quặng chứa hàm lượng sắt cao và được dùng để trực tiếp sản xuất gang bằng cách nạp thẳng vào lò cao. Giả thiết 90% sắt trong quặng được chuyển vào gang. Từ 1000 tấn quặng hematite (có hàm lượng 69,9% Fe) có thể sản xuất được bao nhiêu tấn gang (loại chứa 96% Fe)?
A, 548,14.
B, 655,31.
C, 694,78.
D, 751,24.
Khối lượng Fe tròn hematite là: mFe = 1000.69,9% = 699 tấn
Khối lượng gang là:
Đáp án: B. 655,31 Đáp án: B
Khối lượng gang là:
Đáp án: B. 655,31 Đáp án: B