35. Почему доменщики не могут удалять фосфор и мышьяк из чугуна в доменной печи.

Фосфор в шихтовых материалах находится в виде соединений (FeO)₃ ⋅ P2O5 и (СаО)₃ ⋅ P2O5. Растворение фосфора в железе понижает температуру начала восстановления и сдвигает равновесие реакции в сторону образования фосфора. Поэтому при выплавке передельного чугуна практически весь фосфор восстанавливается и переходит в чугун.

36. Какие цветные металлы и в какой степени могут восстанавливаться в доменной печи.

Все элементы, присутствие которых возможно в металле, восстанавливаются в доменной плавке в зависимости от прочности их окислов и других условий. Так, медь, мышьяк, никель, цинк, свинец восстанавливаются в печи полностью, хром и ванадий — частично, титан — в небольших количествах; кальций, алюминий и магний вовсе не восстанавливаются. Никель образует несколько оксидов. Наиболее прочный- NiO – обладает меньшим сродством к кислороду чем FeО, поэтому может быть полностью восстановлен водородом и оксидом углерода. Восстановление NiO водородом заметно развивается уже при температуре ≈ 230°С и оксидом углерода при приблизительно 345°С, а заканчивается при 900°С. Поэтому в условиях д.п. оксид никеля полностью восстанавливается и переходит в чугун (содержание 0,019-0,024%).

Медь образует не прочные оксиды – CuO и CuO2, которые необратимо восстанавливаются водородом и СО , при температурах 80-100°С. Поэтому медь полностью переходит в чугун (содержание 3,86 - 4,06%)

Цинк – содержится в железных рудах некоторых месторождений и перитных огарках, используемых при производстве агломерата, в виде нескольких соединений, из которых в условиях д.п.он сравнительно легко восстанавливается. Из-за низкой температуры кипения цинк не переходит в чугун а сублемируется и поднимается в верхние горизонты печи, где вторично окисляется СО или водяным паром до ZnO. Образующийся оксид цинка частично уносится из печи газами, частично отлагается в швах и порах кладки вызывая рост кладки и разрывы кожуха печи. Остальная часть ZnO вместе с шихтой снова опускается вниз, восстанавливается, образующийся цинк сублемируется, поднимается вверх и окисляется, таким образом, в печи происходит круговорот и накопление цинка и его оксида, вызывающее разрушение конструкций печи.

Свинец – содержащийся в некоторых железных рудах, образует легковосстановимые соединения PbS, PbSO4 , из которых он в условияхд.п. сравнительно легко восстанавливается. Лишь небольшая часть свинца уносится газами, а остальной после восстановления и расплавления быстро стекает в горн и располагается на лещади под слоем чугуна не смешиваясь с ним. Будучи сильно перегретым сверх температуры плавления свинец обладает высокой подвижностью, проникает в поры и швы огнеупорной кладки лещади и разрушает её(содержание 0,000098-0,00017).

Хром – в д.п. поступает в виде оксида Cr2O3, являющегося трудновосстановимым соединением (содержание 0,0022-0,031).

Ванадий – Входит в небольших кол-вах(до 1%) в состав некоторых железных руд, фосфористых и титано-магнетитовых. Оксид ванадия является трудновосстановимым соединением. В условиях д.п. восстанавливается из оксидоа и переходит в чугун 70-85%ванадия(содержание в чугуне 0,017-0,025).

Титан – входящий в состав пустой породы многих железных руд, имеет большее химическое сродство к кислороду, чем кремний, поэтому в д.п. он восстанавливается из оксида и переходит в чугун в небольших количествах. Отношение содержание титана в чугуне к содержанию его в шлаке составляет 0,07-0,10, (содержание в чугуне 0,022 – 0,031).