19. Проведите диаграмму равновесного состояния оксидов железа и газа со. Приведите реакции восстановления оксидов железа газом со?

О сновная задача доменного процесса - обеспечение как можно более полного извлечения железа из этих оксидов пу­тем их восстановления. Восстановление заключается в отня­тии кислорода от оксида и получении из него элемента (или же оксида с меньшим содержанием кислорода). Его осуществ­ляют с помощью восстановителя - вещества, к которому пе­реходит кислород благодаря тому, что у восстановителя большее химическое сродство к кислороду, чем у восстанав­ливаемого элемента. Таким образом в процессе восстановле­ния одно вещество теряет кислород (восстанавливается), а другое приобретает его (окисляется). В общем виде процесс восстановления описывается уравнением: МО+В = М+ВО,где М - восстанавливаемый металл; В - восстановитель; МО - восстанавливаемый оксид; ВО - оксид восстановителя.

В соответствии с выявленными акад. А.А.Байковым зако­номерностями восстановление оксидов железа протекает сту­пенчато от высших к низшим: Fе₂О₃ – Fе₂О - FeO - Fe.

Поскольку при температурах ниже 570 ⁰С оксид FeO неустойчив и разлагается (на Fе₂О и Fe), схема восста­новления при температурах ниже 570 ⁰С следующая: Fе₂О₃ – Fе₂О -  Fe.

Восстановление углеродом принято называть прямым восстановлением, а газами - кос­венным. Реакции косвенного восстановления оксидом углеро­да следующие: при температуре  > 570 ⁰С:

1) 3Fе₂О₃ + СО = 2Fе₂О. + CO₂ + 53 740; 2) Fе₂О + СО = 3FeO + CO₂ + 36680; 3) FeO + СО = Fe + CO₂ + 16060;

при температуре < 570 ⁰С      1) 3Fе₂О₃ + СО = 2Fе₂О. + CO₂ + 53740; 2) 1/4Fе₂О. + СО = 3/4Fe + CO₂ + 2870.

Их характерной особенностью является то, что продуктом реакций всегда является CO2, и то, что они идут без затрат тепла.

1. Проаналізуйте класифікацію електричних плавильних печей.

Плавильная электрическая печь – это агрегат, предназначенный для плавления металлов с использованием электрической энергии. В основу классификации электрических плавильных печей положен основной признак – способ превращения электрической энергии в тепловую. Поэтому признаку все электрические плавильные печи можно разбить на четыре группы (см. рис. 1):

· печи сопротивления,

· дуговые печи,

· индукционные печи,

· электронно-лучевые печи.

Печи сопротивления

Принцип работы этих печей основан на том, что при прохождении тока по проводнику в нем выделяется тепло. В соответствие с законом Джоуля – Ленца,количество выделившегося в проводнике тепла пропорционально квадрату силытока, электрическому сопротивлению проводника и времени прохождения тока: Q = I 2Rt

Дуговые печи

преобразование электрической энергии в тепловую в дуговых печах происходит в электрической дуге, горящей в газовой среде между электродом и металлом (печь прямого нагрева) либо между двумя электродами (печь косвенного нагрева).

Дуга может гореть в:

· в атмосфере воздуха (ДСП, ферросплавные печи);

· в парах переплавляемого металла (ДВП);

· в струе плазмообразующего газа (ПДП).

Все дуговые печи можно разделить на следующие группы:

· дуговые печи сопротивления;

· дуговые печи косвенного действия;

· дуговые печи прямого действия.

Индукционные печи.

В индукционных печах металл нагревается токами, возбуждаемыми в нем переменным полем индуктора. По существу индукционные печи также являютсяпечами сопротивления, но отличаются от них способом передачи энергиинагреваемому металлу. В отличие от печей сопротивления электрическая энергияв индукционных печах превращается сначала в электромагнитную, затем снова вэлектрическую и только потом в тепловую. При индукционном нагреве тепло выделяется непосредственно в нагреваемом металле, поэтому использование тепла оказывается наиболее полным. С этой точки зрения индукционные печи - наиболее совершенный типэлектрических печей. Индукционные печи бывают двух типов: с сердечником и без сердечника тигельные

Электроннолучевые печи.

Нагрев металла в установках этого типа осуществляется потоком электронов. Бомбардируя поверхность нагреваемого металла, электроны частьсвоей кинетической энергии передают частицам металла, повышая тем самым еготемпературу. Источником электронов служит кольцевой катод, радиальная илиаксиальная электронная пушка Получить плотный, не рассеивающийся в пространстве поток электронов можно только в вакууме при давлении менее 13,33 Па 0,1 мм рт. ст.), вследствиечего электронные плавильные установки являются вакуумными. Их используютдля производства металлов высокой степени чистоты, получения высококачественных отливок.