在實驗室中通常用一氧化碳還原氧化鐵制備單質鐵,而在工業上單質鐵的制備一般采用冶煉法。今天我們要學習的就是高爐煉鐵的化學方程式。
高爐煉鐵的反應原理
由于鐵元素的化學性質相對活潑,在自然界中大部分以氧化鐵的形式存在,因此怎樣從鐵礦石中煉出鐵是最大的難題。一般是用一氧化碳作為還原劑將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵。常用的鐵礦石有赤鐵礦(Fe2O3)和磁鐵礦(Fe3O4),冶煉一噸鐵大約需要1.5—2噸礦石。由于直接還原現實阻礙較大,因此工業上主要是采用高爐煉鐵法。
高爐煉鐵的化學方程式
高爐煉鐵的化學方程式有:CO2+C=高溫=2CO,Fe2O3+3CO=高溫=2Fe+3CO2,CaCO3=高溫=CaO+CO2↑,CaO+SiO2=高溫=CaSiO3。
高爐煉鐵的反應過程
以赤鐵礦(Fe2O3)或磁鐵礦(Fe3O4)為原料,與焦炭和助溶劑在熔礦爐內反應,焦炭燃燒產生二氧化碳(CO2),二氧化碳與過量的焦炭接觸就生成一氧化碳(CO),一氧化碳和礦石內的氧化鐵作用就生成金屬鐵。加入CaCO3在高溫下生成CaO除去鐵礦石中的SiO2,生成CaSiO3(爐渣)。在這一過程中,焦炭的作用有:提供熱量;提供還原劑;作為料柱的骨架。
上面我們學習了高爐煉鐵的化學方程式。用這個方法可以紙杯單質鐵,純鐵是柔韌而延展性較好的銀白色金屬,用于制發電機和電動機的鐵芯。
