☰ Содержание · Химия

Соединения железа. Чугун

Уроки 37–38 · 2 урока · И.Р. Аскаров, К. Гопиров, Н.Х. Тухтабоев. Химия, 9 класс, переработанное 4-е издание. НМИУ «O‘zbekiston», Ташкент, 2019
38

Металлургия в Узбекистане. Производство чугуна

Учебник: с. 165–167
ЦельЗнать о чёрной металлургии в Узбекистане, химизме производства чугуна (доменный процесс), видах чугуна и их применении.
Новые слова
чугун · cho‘yanдоменная печь · domna pechiфлюс · flusшлак · shlak
Объяснение

Чугун — сплав железа, содержащий более 2,14 % углерода (обычно 2,14–4,5 %), а также кремний, марганец, серу и фосфор. Его выплавляют в доменной печи: железную руду (Fe₂O₃, Fe₃O₄), кокс и флюс (известняк) загружают сверху, а снизу вдувают нагретый воздух или воздух, обогащённый кислородом. Кокс горит: C + O₂ → CO₂, а CO₂ с раскалённым коксом даёт CO: CO₂ + C → 2CO; CO ступенчато восстанавливает оксиды руды: 3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂, Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO₂, FeO + CO → Fe + CO₂. Флюс превращает пустую породу руды в легкоплавкий шлак: CaCO₃ → CaO + CO₂, CaO + SiO₂ → CaSiO₃. В горне жидкий чугун собирается внизу, а более лёгкий шлак, защищающий его от окисления, — сверху, и их выпускают отдельно. В сером (литейном) чугуне углерод находится в виде графита, и из него отливают трубы, ограды и детали машин; в белом чугуне углерод находится в виде Fe₃C, он твёрдый и хрупкий и в основном перерабатывается в сталь. В Узбекистане чёрная металлургия сосредоточена главным образом в Бекабаде (Узбекский металлургический завод), где сталь выплавляют в основном из металлолома в электропечах. Доменный процесс создаёт пыль, газы и отходы и загрязняет окружающую среду, поэтому разрабатываются способы получения железа без кокса с использованием водорода или природного газа (губчатое железо).

Примеры
Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂: 232 г (1 моль) Fe₃O₄ дают 168 г Fe; 464 г дают 336 г.
Шлак: CaO + SiO₂ → CaSiO₃. 56 г CaO связывают 60 г SiO₂ и дают 116 г CaSiO₃.
Работа в классе

Рисунок: изобразите простую схему доменной печи и подпишите руду + кокс + флюс (вверху), воздух (внизу), чугун и шлак (горн). Запишите реакцию каждой зоны. Доменный процесс нельзя повторить в школьной лаборатории; посмотрите демонстрационные видео вместе с учителем.

Упражнения
1
Какое сырьё загружают в доменную печь и какова роль кокса?
2
400 т руды содержат 80 % Fe₂O₃. Сколько тонн железа можно из неё получить? (M(Fe₂O₃) = 160, A(Fe) = 56; без потерь)
3
Объясните роль флюса с помощью уравнений.
4
Почему чугун хрупкий, а железо ковкое?