在工業生產與基礎建設中,鐵的應用極為廣泛,而了解煉鐵的原理至關重要。煉鐵本質上是一個復雜且關鍵的化學過程,其核心目標是從鐵礦石里提煉出鐵元素。它涉及多種反應和操作,借助特定的設備和條件,讓鐵礦石發生一系列變化,逐步轉化為可供使用的鐵。那么,煉鐵具體是依據怎樣的原理實現這一轉化的呢?接下來,就讓我們深入探究煉鐵原理的奧秘,揭開其中的化學魔法。
1、煉鐵過程實質上是將鐵從其自然形態——礦石等含鐵化合物中還原出來的過程。煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等,其原理是礦石在特定的氣氛中(還原物質CO、H2、C;適宜溫度等)通過物化反應獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外,絕大部分是作為煉鋼原料。
2、高爐煉鐵是現代煉鐵的主要方法,鋼鐵生產中的重要環節。這種方法是由古代豎爐煉鐵發展、改進而成的。盡管世界各國研究發展了很多新的煉鐵法,但由于高爐煉鐵技術經濟指標良好,工藝簡單,生產量大,勞動生產率高,能耗低,這種方法生產的鐵仍占世界鐵總產量的95%以上。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石),從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭(有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料)中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣,在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧,從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣,從渣口排出。產生的煤氣從爐頂導出,經除塵后,作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。