第六章氧化反应 63硅、锰的氧化反应 铁矿石中Si02和Mn0在炼铁时被还原,硅、锰进入铁水中,废钢中也含一些硅和锰,因此 在炼钢中硅和锰是不可避免而存在的元素。硅和锰在炼钢中的氧化和还原反应也是炼钢炉内 的基本反应。 63.1硅和锰在炼钢中表现的热力学性质 硅和锰在熔铁中均有无限的溶解度,硅可在铁液中形成金属化合物FeSi,在炼钢温度下 硅可氧化成为SiO。锰在铁液中溶解时无化学作用,炼钢时可形成Mn0、MnS等化合物。在炼 钢温度下,锰的蒸气压比铁高得多(相差约为十几倍),所以应该注意在氧流作用区的高温下 锰蒸发的可能性。 硅在熔铁中形成的溶液不是理想溶液,对亨利定律有很大的负偏离,fs亦受熔铁中其它 元素的影响。在碱性渣中asi很小,在酸性渣中asi≈1。 锰在熔铁中形成近似理想溶液,因此可取a=IMn]。在碱性渣中aw较高,温度升高后锰 可被还原。酸性渣中,aM很低,可使锰的氧化较为完全 632硅和锰的氧化和还原 1.硅和锰的氧化反应硅和锰对氧均具有很强的亲和力,它们氧化时放出大量的热,因 此在吹氧初期即进行氧化,其反应式如下: [si]+2[0]=(SiO2) G=-139300+53.55T(6-31) △G0=-58400+25.98T [S0]+2(Fe0)=(Si02)+2[Fe] △G=-81500+28.53T (6-33) [Mn]+(Fe0)=(Mn0)+[Fe] △G=-29500+13.47T (6-34) 在有过量(Fe0)存在时,结合成(Fe、Mn)2Si04。随着渣中(Ca0)的增加,(Fe、Mn)2SiO4 逐渐向CaSi0转变,反应式为 (Fe、Mn)2Si+2Ca0=(CaSi04+2(Fe0·MnO (6-35 2(Ca0)+(Si02)=(CaSio) (6-36)式又可写为 2(02)+(SiO2)=(si0) (6-37) 因此,如分别写出硅和锰在碱性渣下的氧化反应,应为 [Si]+2(Fe0)+2(Ca0)=(CaSi04)+2[Fe] [si]+2[0]+2(03)=(Si04 Mn]+(Fe0)=(Mn0)+[Fe] (6-40) 或 [Mn]+(Fe2)=(Mnf)+(Fe) (6-41) (6-38)和(6-40)式的平衡常数为 aca2510-4 a co aMnD 由(6-42)不难得出 aca2sio4第六章 氧化反应 117 6.3 硅、锰的氧化反应 铁矿石中Si02和MnO在炼铁时被还原，硅、锰进入铁水中，废钢中也含一些硅和锰，因此， 在炼钢中硅和锰是不可避免而存在的元素。硅和锰在炼钢中的氧化和还原反应也是炼钢炉内 的基本反应。 6.3.1 硅和锰在炼钢中表现的热力学性质 硅和锰在熔铁中均有无限的溶解度，硅可在铁液中形成金属化合物FeSi，在炼钢温度下 硅可氧化成为SiO2。锰在铁液中溶解时无化学作用，炼钢时可形成MnO、MnS等化合物。在炼 钢温度下，锰的蒸气压比铁高得多(相差约为十几倍)，所以应该注意在氧流作用区的高温下 锰蒸发的可能性。 硅在熔铁中形成的溶液不是理想溶液，对亨利定律有很大的负偏离，fSi亦受熔铁中其它 元素的影响。在碱性渣中aSiO2很小，在酸性渣中aSiO2≈1。 锰在熔铁中形成近似理想溶液，因此可取aMn=[Mn]。在碱性渣中aMnO较高，温度升高后锰 可被还原。酸性渣中，aMnO很低，可使锰的氧化较为完全。 6.3.2 硅和锰的氧化和还原 1．硅和锰的氧化反应 硅和锰对氧均具有很强的亲和力，它们氧化时放出大量的热，因 此在吹氧初期即进行氧化，其反应式如下： [Si]+2[O]＝(SiO2) ΔG0 ＝一139300+53.55T (6-31) [Mn]+[O]＝(MnO) ΔG0 ＝一58400+25.98T (6-32) [S0]+2(FeO)＝(SiO2)+2[Fe] ΔG0 ＝一81500+28.53T (6-33) [Mn]+(FeO)＝(MnO)+[Fe] ΔG0 ＝一29500+13.47T (6-34) 在有过量(FeO)存在时，结合成(Fe、Mn)2SiO4。随着渣中（CaO）的增加，(Fe、Mn)2SiO4 逐渐向Ca2SiO4转变，反应式为： (Fe、Mn) 2SiO+2CaO＝(Ca 2Si0 4)十2(FeO·MnO) （6-35） 2(CaO)十(Si02) ＝(CaSiO4) (6-36) (6-36)式又可写为 2(0 2-)+(SiO2)＝(SiO4- 4) (6-37) 因此，如分别写出硅和锰在碱性渣下的氧化反应，应为： [Si]+2(FeO)+2(CaO)=(Ca2SiO4)+2[Fe] (6-38) 或 [Si]+2[O]+2(02-)=(SiO 4- 4) (6-39) [Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe] (6-40) 或 [Mn]+(Fe2＋)=(Mn 2＋)十(Fe) (6-41) (6—38)和(6-40)式的平衡常数为： aCa2SiO4 Ksi= ----------------- (6-42) aSi·a 2 FeO·a 2 CaO aMnO KMn= ----------- (6-43) aMn·aFeO 由（6-42）不难得出 aCa2SiO4 117