YOMEDIA
Bài giảng Hóa công nghệ - Chương 7: Công nghệ gang thép
Chia sẻ: Phuc Nguyen
| Ngày:
| Loại File: PPTX
| Số trang:24
78
lượt xem
6
download
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Công nghệ gang thép, gang thép trong công nghiệp, nhiệm vụ quá trình luyện gang thép,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Hóa công nghệ - Chương 7: Công nghệ gang thép
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
HÓA CÔNG NGHỆ
TH.S NGÔ XUÂN LƯƠNG
- CHƯƠNG VII.
CÔNG NGHỆ GANG THÉP
- A. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG THÉP
1. Vai trò gang thép trong công nghiệp
- Gang thép là hai loại hợp kim pt của Fe với C, Si, Mn, P, S nhưng chỉ khác nhau
về tỷ lệ các nguyên tố (thép 98-99% Fe gang 93-94% Fe)
thành phần chính là Fe gang thép gọi là kim loại đen
- Phân biệt gang thép qua thành phần % m của C
Do hàm lượng khác nhau thuộc tính khác nhau
VD: thép : bền, dai, đàn hồi, biến dạng, dẻo, dễ gia công và rẻ tiền
Gang: không dai, không dẻo, song cứng, bền, rẻ tiền
Có nhiều tính chất ứng dụng thực tế kim loại đen chiếm 95% tổng số kim
loại dùng chế tạo dụng cụ, máy móc và xây dựng.
- 2. Các loại gang
Gang là hợp kim của Fe với C trog một số nguyên tố khác C : 2-6%
Gang xám : gang xám có màu xám chứa nhiều C, Si, C = 3,5-6%, Si = 1,5-4,25%,
S
- Gang chứa 30%Cr chịu nhiệt độ cao 110-1150 trong 500h
Gang chứa 14% Ni, 6% Cu, 2%Cr và 1% Ni chịu nhiệt, axit, bazơ chế tạp chi tiết
máy làm việc ở nhiệt độ cao trong môi trường axit, bazơ.
3. Các loại thép
Là hợp kim của Fe – C và một số nguyên tố khác trong đó C chiếm 0,01-2%
Thép C (thép thường) chứ ít C, S, Mn, rất ít A, P so với gang
Độ cứng phụ thuộc vào hàm lượng , thép cứng 0,9%C, thép mềm < 0,1%C
Thép hợp kim (thép đặc biệt) là thép chứa thêm một số nguyên tố khác Si, Mn, Ni,
Mo, W, Cr … một số T/c quý.
- Thép Ni – Cr cứng, ít giòn chế vòng bi, vỏ xe.
Thép W – Mo – Cr cứng ở nhiệt độ cao -> dùng cụ gọt cắt kim loại
Thép Si: dẻo, đàn hồi tốt lò so
Thép Mn bền, chịu va đập mạnh thanh ray máy nghiền đá.
4. Nhiệm vụ quá trình luyện gang thép (luyện kim)
Luyện ra các hợp kim có thành phần xđ và t/c theo yêu cầu sử dụng
Phương pháp thực hiện
Hoàn nguyên kim loại từ oxit của nó (luyện gang )
Oxit hoá bớt các nguyên tố tạp chất trong hợp kim mà sự có mặt của nó giảm,
chất lượng hợp kim thu được đồng thời cho thêm vào các nguyên tố kết hợp để
tăng chất lượng của hợp kin nhận được (luyện thép)
- B. LUYỆN GANG
I. NGUYÊN LIỆU
Quặng dùng sản xuất gang (giàu Fe) quặng Hematit hoặc Manhetit (TP Fe2O3,
Fe3O4, MnO, Mn2O3, bẩn quặng Al2O3, CaO, SiO2, P, S… sau khi luyện bẩn
quặng giảm chất lượng gang) Ngoài ra các phế thải: vụn sắt, sắt hạt,..
- 2. Than cốc: Được điều chế từ than đá (vì không có trong tự nhiên)
Than đá than cốc, khí than (H2 60%), 25% CH4, NH3… nhựa than đá H - C
thơm (fenol)
Nhiệm vụ: Cung cấp CO làm chất khử oxit kim loại
Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe
Cung cấp nhiệt cho quá trình luyện gang
3. Chất trợ dụng (chất chảy)
Giảm nhiệt độ n/ chảy của các bẩn quặng (loại bẩn quặng Al2O3: 20500C,
CaO : 23700C, SiO2: 16250C)
Tác dụng với bản quặng xỉ
VD : Nếu nguyên liệu chứa SiO2 chất trợ dung CaCO3
Nếu nguyên liệu chứa CaO, CaCO3 chất trợ dung SiO2
Khi đó chất chảy + bản quặng silicat dễ n/c có d bé nổi lên trên nồi gang
- II. CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC XẢY RA TRONG LÒ CAO
1. Sự phân huỷ các muối các bonat
2. Qúa trình hoàn nguyên
sắt
Phản ứng chất khử CO
- ở nhiệt độ cao chất trợ dung t/d với oxit bẩn quặng hoặc tạo ra trong quá trình
luyện gang h/c silicat chảy lỏng có d < d sắt nổi lên trên tách ra khỏi gang
lỏng.
- 4. Qúa trình khử S
S nằm : Quặng trợ dung FeS2, BaSO4
Than cốc: Chất hữu cơ hoặc sun fua (FeS, ZnS, PbS), BaSO4, CaSO4
(sunphat)
Khí lò SO2, SiS, H2S
Nếu nhiệt độ lò cao SO2, SiS, H2S bốc ra khỏi gang cùng với khí lò
FeS + CaO FeO + CaS (nồi lò)
FeO tan vào gang, CaS tan vào xỉ tách ra ngoài
Khử S ngoài lò cao
Khi gang ra khỏi lò ở nhiệt độ thấp
FeS + Mn MnS + Fe
MnS hoà tan kém trong gang xỉ
- Hoặc Na2O3 + FeS FeO + Na2S + CO2
Na2S chuyển vào xỉ, FeO khử oxi bởi Mn, Si
FeO MnO + Fe, FeO + Si Fe + S2O2
III. LÒ CAO LUYỆN GANG
C. LUYỆN THÉP
I. NGUYÊN LIỆU
Gang trắng – xám
KK, O2
Nhiên liệu, dầu ma dút, khí đốt
Chất trợ dung: CaCO3, SiO2
II. NGUYÊN TẮC
Hạ thấp hàm lượng các nguyên tố C, S, P, Mn có trong gang tới mức cần thiết phù
hợp với yêu cầu tiêu dùng bằng cách oxi hoá chúng thành các h/c chuyển vào xỉ.
- Sự oxi hoá các nguyên tố có trong gang tuân theo một quy luật chung và một trật
tự nghĩa là tuỳ điều kiện mà nguyên tố nào bị oxi hoá trước.
Bước 1: Cung cấp cho gang lỏng một lượng O2 hoặc KK giàu O2 để oxi hoá
2Fe + O2 2FeO
FeO tan vào gang lỏng tiếp xúc với các nguyên tố khác có trong gang thực hiện
quá trình oxi hoá chúng xỉư hạ thấp hàm lượng chính gang thép.
FeO + Mn
FeO + Si
FeO + C
FeO + P
- Để có phản ứng trên thì oxi hoà tan trong xỉ và gang lớn
các oxits trên tạo xỉư do phản ứng với chất trợ dung CaO + SiO2
CaO + P2O5 silicat, phot phat có d < d thép nổi lên trên.
Bước 2: Khi S trong gang dạng FeS đưa thêm vào lò CaO
CaO + FeS CaS + Fe2O
CaS không hoà tan trong KL đi vào xỉ
Sau khi oxi hoá hết các nguyên tố tạp chất có trong gang tạo thép thì FeO dư sẽ đi
đâu ?
Tách một phần vào xỉ
Phần lớn tách trong thép ảnh hưởng xấu tới chất lượng thép. Vậy để khử FeO
đưa vào thép một lượng vừa đủ gang giàu Mn để hoàn nguyên Fe
FeO + Mn Fe + MnO
- Gia tăng một lượng nhất định C trong Fe n/c thép có hàm lượng C như ý muốn
Việc duy trì nồng độ O2 trong thép một cách thích hợp là rất quan trọng
muốn có thép đặc biệt pha thêm vào thép những nguyên tố sau : Ni, Mo, Cr, W
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP LUYỆN THÉP
1. Phương pháp lò chuyển
Nguyên liệu: Gang lỏng, nhiệt cung cấp cho quá trình luyện thép là nhiệt của phản
ứng HH và nhiệt của gang lỏng ban đầu.
- a. Lò Betxơme – PP axit
Là kỹ sư người Anh – 1858 chế tạo lò luyện thép kiểu c/đ ngược gọi là lò
Betxơme,.
Cấu tạo: một thùng quay hình quả lê gồm ba bộ phận chính (mủi lò, thân lò và
đáy lò) vỏ ngoài lò làm bằng thép tấm, phía trong xây bằng gạch chịu lửa silicat
có tính axit (thành phần chủ yếu SiO2 93-97%). Chất trợ dung đưa vào để tạo xỉ
có tính axit (tránh phản ứng với vỏ lò). Đáy lò xây bằng gạch có lỗ gió. Có 2 trục
để toàn bộ trong lượng cửa lò. Một bên có hệ thống dẫn khí vào lò.
- Hoạt động: (3 giai đoạn)
Giai đoạn 1: Xảy ra chủ yếu phản ứng oxi hoá Si và Mn =FeO (3-4’)
2Fe + O2 2FeO + Q
FeO + Mn Fe + MnO
FeO + Si Fe + SiO
FeO và MnO phản ứng SiO2 xỉ nổi lên trên mặt KL lỏng. Trong giai đoạn
này miệng lò phun có ngọn lửa sáng và rất ngắn. Các phản ứng toả nhiệt – nhiệt
độ của gang không ngừng tăng.
Giai đoạn 2: Chủ yếu phản ứng oxi hoá C bởi FeO
FeO + C Fe + CO CO cháy
2CO + O2 CO2 + Q miệng lò
phun xuất hiện ngọn lửa dài và sáng chói mắt (9-16’)
- Giai đoạn 3: Chủ yếu oxi hoá FeO Fe2O3 bốc cháy thành hơi khói lò có
màu nâu. Dờu hiệu này cho biết số nguyên tố khác không còn hoặc còn rất ít
trong gang. Để tránh tổn thất Fe cho vào lò Fermangan để hoàn nguyên Fe:
FeO + Mn MnO + Fe (1’)
Thời gian sản xuất: 30’
Ưu điểm: Vốn đầu tư ít, H cao, quá trình luyện thép đơn giản không phải tiêu tốn
nhiên liệu vì Q của phản ứng lấy từ nhiệt của gang lỏng và nhiệt của phản ứng
oxi hoá tạp chất đặc biệt là Si (1250-13500C).
- Nhược điểm: Chỉ luyện một số loại thép, chất lượng thấp vì chứa nhiều tạp
chất N, P, S, hao phí KL nhiều không sử dụng thép vụn làm nguyên liệu vì NL
là gang lỏng. Ưu cần khắt khe về thành phần gang đem luyện chất là P, S vì
phương pháp này không loại trừ được P, S C: 3,8-4,2%, S>= 1,75%
MN:1%
P: 0,05-0,07%, S : 0,025-0,04%.
Nhiệt độ gang: 1250-13500C
3. Lò Tomát
Phương pháp bazơ
Cấu tạo tương tự là betxơme nhưng vỏ ngoài lò là gạch đolomit có tính bazơ.
Lò tomat khắc phục được nhược điểm lò Betxơme luyện được gang chứa
nhiều P, S.
- Giai đoạn 1: Vi lượng Si, Mn thấp giai đoạn 1 có nhiệt độ < lò Betxơme ngọn
lửa phun ra không dài và sáng bằng. Nhiệt độ KL nhỏ
Giai đoạn 2: Nhiệt độ thấp hơn ngọn lửa không sáng trắng bằng lò Betxơme
và hơi có màu vàng
Giai đoạn 3: Khử P, S (80%) bằng FeO tạo xỉ
P + FeO P2O5 + Fe
S + FeO SO2 + Fe
Nhiệt độ 16000C xỉ lò có P2O5 phân bón
Ưu cầu gang: Hàm lượng Si thấp vì Si SO2 có hại phá huỷ tường lò MgO –
CaO (bz) không thuận lợi. Hàm lượng P lớn do nguyên tố phát điện chủ yếu là
P (1,8% - 2,2%). Có khử được S (80%) nhưng không thuậnh lợi lắm do SO2 (oxit
bazơ).
Thêm tài liệu vào bộ sưu tập có sẵn:
Báo xấu
LAVA
ERROR:connection to 10.20.1.98:9315 failed (errno=111, msg=Connection refused)
ERROR:connection to 10.20.1.98:9315 failed (errno=111, msg=Connection refused)
Đang xử lý...
Thêm vào BST
Báo xấu
