Номер 6, страница 203 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 44. Химико-технологические принципы промышленного получения металлов. Производство чугуна. Глава VIII. Химия и жизнь - номер 6, страница 203.

Условие.

6. Какова роль флюсов в доменном процессе? Что следует использовать в качестве флюсов, если перерабатываемая железная руда содержит доломит?

Решение.

Решение 2.

Какова роль флюсов в доменном процессе?

Решение
Флюсы — это минеральные добавки, которые вводят в шихту (смесь руды, кокса и флюса) доменной печи. Основная роль флюсов заключается в том, чтобы взаимодействовать с пустой породой железной руды и золой кокса. Пустая порода (например, диоксид кремния $SiO_2$, оксид алюминия $Al_2O_3$) и зола кокса являются тугоплавкими веществами.

При высоких температурах доменного процесса флюсы реагируют с этими тугоплавкими соединениями, образуя легкоплавкий расплав — шлак. Тип флюса зависит от состава пустой породы. Если порода кислотная (много $SiO_2$), используют основной флюс, чаще всего известняк ($CaCO_3$). При нагреве он разлагается: $$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2 \uparrow$$ Образовавшийся оксид кальция ($CaO$) реагирует с диоксидом кремния, образуя силикат кальция, который является основной составляющей шлака: $$CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$$

Шлак имеет более низкую плотность по сравнению с расплавленным чугуном, поэтому он всплывает и образует на поверхности металла защитный слой. Этот слой выполняет две важные функции:
1. Позволяет легко отделить расплавленный чугун от примесей (пустой породы).
2. Защищает чугун от повторного окисления горячими газами, поднимающимися со дна печи.

Ответ: Роль флюсов в доменном процессе заключается в связывании тугоплавкой пустой породы руды и золы кокса в легкоплавкий шлак, который легко отделяется от расплавленного чугуна и защищает его от окисления.

Что следует использовать в качестве флюсов, если перерабатываемая железная руда содержит доломит?

Решение
Доломит — это минерал, двойной карбонат кальция и магния, с химической формулой $CaMg(CO_3)_2$. Он относится к основным флюсам, так как при разложении в доменной печи образует основные оксиды — оксид кальция ($CaO$) и оксид магния ($MgO$): $$CaMg(CO_3)_2 \xrightarrow{t} CaO + MgO + 2CO_2 \uparrow$$

Если перерабатываемая руда уже содержит доломит, это означает, что пустая порода руды имеет основной характер. Для того чтобы связать эти основные оксиды ($CaO$, $MgO$) в шлак, необходимо добавить флюс кислотного характера. В качестве кислотного флюса в металлургии обычно используют кварцит или песчаник, основной компонент которых — диоксид кремния ($SiO_2$).

Диоксид кремния будет реагировать с оксидами кальция и магния, образуя силикаты, которые переходят в шлак: $$CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$$ $$MgO + SiO_2 \rightarrow MgSiO_3$$ Добавление кислотного флюса позволяет получить шлак с оптимальными температурой плавления и вязкостью для эффективного протекания доменного процесса.

Ответ: Если перерабатываемая железная руда содержит доломит, то пустая порода имеет основной характер. В этом случае в качестве флюса следует использовать кислотный флюс, например, кварцит (диоксид кремния, $SiO_2$).