Черная металлургия

Стадии производства металла
Производство проката
Добыча руды
Обогащение руды
Выплавка металла

Железо Fe
самый распространенный металл на Земле после алюминия
(4,2% всей массы земной коры)
Важнейшие руды:
Магнитный железняк Fe3O4
Красный железняк Fe2O3
Бурый железняк 2Fe2O3·3Н2О
Железный колчедан FeS2
Железный колчедан FeS2

Месторождения железных руд
Урал (гора Магнитная, Качкандар, Высокая)
Алтай
Криворожское месторождение Курской магнитной аномалии

Коксование каменного угля

Строение доменной печи

1 группа реакций – горение кокса и образование восстановителя
C + O2 = CO2+ Q
C + CO2 = 2CO - Q
Как увеличить скорость данного этапа?
Чем выше температура горения, тем быстрее происходит образование восстановителя.
Химия доменного процесса

2 группа реакций – восстановление оксида железа(III) оксидом углерода(II)
+3 +2+3 +2 0
Fe2O3 ? Fe3O4 ? FeO ? Fe
ω(Fe)70% 72% 76%
Химия доменного процесса

2 группа реакций – восстановление оксида железа(III) оксидом углерода(II)
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
FeO + CO = Fe + CO2
Химия доменного процесса

Химия доменного процесса
3 группа реакций – восстановление примесей, содержащихся в руде и коксе
Флюсы – вещества, способствующие переводу простой породы в шлаки – легкоплавкие сплавы различных силикатов, фосфатов, алюминатов, алюмосиликатов

t
СаCO3 = CaO + CO2
CaO + SiO2 = CaSiO3
3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2 и т.д.
Химия доменного процесса

4 группа реакций – образование чугуна
3 Fe + 2CO = Fe3C + CO2
Химия доменного процесса

Мартеновская печь

Химия мартеновского процесса
Быстрое окисление примесей
Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe
Mn + FeO = MnO + Fe
2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe
Образовавшиеся оксиды – твёрдые, рыхлые вещества
C + FeO = Fe + CO

Добавление раскислителей – феррсплавов (сплавов железа с большим содержанием других металлов: хром, марганец, ванадий, кремниий)
Химия мартеновского процесса

Mn + FeO = MnO + Fe
Для устранения серы и фосфора добавляют негашеную известь (СаО)
3СаО + Р2О5 = Са3(РО4)2
СаО + FeS = CaS + FeO
Химия мартеновского процесса

Продукция металлургических комбинатов
Чугун – сплав железа, содержащего более 90% углерода, а также кремний, марганец, небольшое количество серы и фосфора.
белый
серый

Продукция металлургических комбинатов
Сталь – это сплав железа с углеродом, массовая доля которого не превышает 2,5%.
Виды стали:
твёрдая (массовая доля углерода 2,5)
мягкая (массовая доля углерода до 0,3%)

Виды предприятий чёрной металлургии
сталеплавильный и сталепрокатный заводы («передельная» металлургия)
производство ферросплавов
малая металлургия
бездоменная металлургия

Экологические проблемы черной металлургии
Загрязнение окружающей среды опасными отходами

Экологические проблемы черной металлургии

Экологические проблемы черной металлургии
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ различными отраслями промышленности

Экологические проблемы черной металлургии

Повторение
Что такое металлургия?
Каково значение металлургии?
Какие группы предприятий входят в состав черной металлургии?
Какое сырьё необходимо для производства чугуна и стали?

Повторение
Почему домна имеет вид башни?
Почему шахта домны имеет форму усеченного конуса с большим основанием в её нижней части?
Чем можно объяснить увеличение стен домны в её нижней части?
Какие факторы определяют размещение предприятий чёрной металлургии?