第六章氧化反应 第六章氧化反应 氧化-还原过程伴随着火法冶金的始终。例如硫化物的氧化,铁液中各种杂质的去除等 过程都是氧化反应。现代的各种炼钢方法在加热方式上虽然不同,但是去除杂质的基本过程 是一样的。大多数炼钢过程中去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气(或加入矿石)并加入石 灰等材料造碱性熔渣。本章要分析硏究的主要是在吹氧和碱性渣条件下进行的C、Si、M、P、 S的反应。 61铁的氧化和熔池传氧方式 611铁的氧化和还原 往熔池吹氧时,第一步是气体氧分子分解并吸附在铁的表面上 O}=[0]吸 然后,吸附的氧溶解于液态铁中 [O]吸=[O 氧是具有明显的非金属性质的元素,它溶于熔铁中并能与铁和其他杂质生成氧化物。氧 与铁可生成三种化合物:氧化亚铁Fe0、三氧化二铁Fe2O3和四氧化三铁Fe204。它们的稳定性 取决于气相的氧化势、温度条件等因素。假定它们各以纯的状态存在,在炼钢温度下比较它 们的分解压和炉内气相的氧分压,可以判断它们的稳定性。在炼钢温度和气相氧的分压下 (平炉气相Pa≈102atm,顶吹转炉炉内Pa≈1atm),Fe0和Fe2O3都是稳定的,Fe0的稳定性更 强。Fe204可以看作是Fe0·Fe2O3,在炼钢炉渣中铁的氧化物以Fe0为主,随着气相Pa的变化, 也有一定数量的Fe2O存在。氧气顶吹转炉内,渣中(Fe203)/(Fe0)之比变动于0.3~1.5之 间,平均约为0.8;平炉内气相P低,所以(Fe2O)/(Fe0)比也低得多。含氧化铁的物质如 铁矿石、铁皮等也可用来作为炼钢的氧化剂。这类固体氧化剂在熔化和分解时,吸收大量的 热,而氧气作为氧化剂氧化铁和杂质则是放热反应。这是它们的重要区别。 铁的氧化和还原反应和其它元素的氧化密切相关,因为用氧化铁氧化其它元素也就是 铁被还原。铁的氧化还原反应如下 2Fe+02(x)=2(Fe0) 2(Fe0)+-02(g)=(Fe203) (Fe203)+Fe=3(Fe0) (6-5) (Fe0)=[0]+Fe (Fe0)+[C]=Fe+CO ( 6.12炉渣的氧化作用 在炼钢炉内,熔渣中的(Fe0)和氧化性气体接触时,被氧化成高价氧化物。除了氧气 外,CO2也可使低价氧化铁氧化 2(Fe0)+CO2(g)=(Fe202)+C0cs (6-8)第六章 氧化反应 108 第六章 氧化反应 氧化-还原过程伴随着火法冶金的始终。例如硫化物的氧化，铁液中各种杂质的去除等 过程都是氧化反应。现代的各种炼钢方法在加热方式上虽然不同，但是去除杂质的基本过程 是一样的。大多数炼钢过程中去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气(或加入矿石)并加入石 灰等材料造碱性熔渣。本章要分析研究的主要是在吹氧和碱性渣条件下进行的C、Si、Mn、P、 S的反应。 6.1 铁的氧化和熔池传氧方式 6.1.1 铁的氧化和还原 往熔池吹氧时，第一步是气体氧分子分解并吸附在铁的表面上 1 ----{O2}=[O]吸附 (6—1) ２ 然后，吸附的氧溶解于液态铁中 [O]吸附=[O] (6—2) 氧是具有明显的非金属性质的元素，它溶于熔铁中并能与铁和其他杂质生成氧化物。氧 与铁可生成三种化合物：氧化亚铁FeO、三氧化二铁Fe2O3和四氧化三铁Fe2O4。它们的稳定性 取决于气相的氧化势、温度条件等因素。假定它们各以纯的状态存在，在炼钢温度下比较它 们的分解压和炉内气相的氧分压，可以判断它们的稳定性。 在炼钢温度和气相氧的分压下 (平炉气相PO2≈10 -2 atm，顶吹转炉炉内PO2≈1atm)，FeO和Fe2O3都是稳定的，FeO的稳定性更 强。Fe2O4可以看作是FeO•Fe2O3，在炼钢炉渣中铁的氧化物以FeO为主，随着气相PO2的变化， 也有一定数量的Fe2O3存在。氧气顶吹转炉内，渣中(Fe2O3)／(FeO)之比变动于0．3～1．5之 间，平均约为0．8；平炉内气相PO2低，所以(Fe2O3)／(FeO)比也低得多。含氧化铁的物质如 铁矿石、铁皮等也可用来作为炼钢的氧化剂。这类固体氧化剂在熔化和分解时，吸收大量的 热，而氧气作为氧化剂氧化铁和杂质则是放热反应。这是它们的重要区别。 铁的氧化和还原反应和其它元素的氧化密切相关，因为用氧化铁氧化其它元素也就是 铁被还原。铁的氧化还原反应如下： 2Fe+02（g）=2(FeO) (6—3) 1 2(FeO)+ ----02（g）= (Fe203) (6—4) 2 (Fe203)+Fe=3(FeO) (6—5) (FeO)=[O]+Fe (6—6) (FeO)+[C]=Fe+CO（g） (6—7) 6.1.2 炉渣的氧化作用 在炼钢炉内，熔渣中的(FeO)和氧化性气体接触时，被氧化成高价氧化物。除了氧气以 外，CO2也可使低价氧化铁氧化： 2(FeO)+CO2（g） =(Fe202)+CO（g） (6—8) 108