Lò cao tạo gang, luyện tiếp để thu thép
Nguyên liệu lò cao gồm quặng sắt, than cốc và chất tạo xỉ như đá vôi; không khí nóng được thổi vào. Than cốc cung cấp nhiệt và tham gia tạo CO:
$$C+O_2\xrightarrow{t^\circ}CO_2,$$
$$C+CO_2\xrightarrow{t^\circ}2CO.$$
CO lấy oxygen khỏi oxide sắt: $Fe_2O_3+3CO\xrightarrow{t^\circ}2Fe+3CO_2$. Sắt nóng chảy nhận thêm carbon và một số nguyên tố, tạo **gang**, không phải sắt nguyên chất.
Đá vôi phân hủy: $CaCO_3\xrightarrow{t^\circ}CaO+CO_2$. CaO kết hợp với tạp chất như SiO₂ tạo xỉ: $CaO+SiO_2\xrightarrow{t^\circ}CaSiO_3$. Xỉ được tách khỏi gang lỏng.
Để sản xuất **thép** theo mô hình lò thổi oxygen, giảm bớt carbon và các tạp chất trong gang nóng chảy. Sản phẩm khí được đưa ra hệ xử lí khí thải, các chất tạo xỉ được tách đi. Không làm gang thành thép bằng cách thêm càng nhiều carbon càng tốt.
Giảm lượng carbon trong gang
Một mẫu gang có 4% carbon, trong khi loại thép cần tạo có hàm lượng carbon thấp hơn 2%. Khi luyện, cần loại bớt carbon và điều chỉnh các thành phần khác, không chỉ làm gang nóng chảy rồi để nguội.
Vai trò của CO ở lò cao là tách sắt khỏi oxide; vai trò của oxygen ở bước luyện thép là giúp loại bớt carbon và tạp chất. Hai bước dùng khí khác nhau vì giải quyết hai nhiệm vụ khác nhau.
Bài luyện
Trong phản ứng Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ ở lò cao, CO có vai trò chính nào?
Sắt trong sản phẩm có nguồn từ Fe₂O₃, không phải CO.
Đúng: CO nhận oxygen và chuyển thành CO₂.
Sản phẩm kim loại Fe không phải oxide mới.
Phản ứng tạo xỉ dùng CaO và SiO₂, là bước khác.
Lời giải
CO phản ứng với Fe₂O₃, nhận oxygen để tạo CO₂, còn sắt được tách ra thành Fe. Đây là bước nhiệt luyện trong lò cao. Chọn B.
Bài luyện
Theo quá trình đã học, việc nào giúp chuyển gang thành thép?
Đúng: thép có hàm lượng carbon thấp hơn gang trong cách phân biệt đang học.
Tăng carbon không tạo thép có hàm lượng dưới 2%.
Thay nhiệt độ mà giữ nguyên thành phần không đủ.
Sắt vẫn là kim loại cơ bản của thép.
Lời giải
Gang và thép đều có nền sắt nhưng khác hàm lượng carbon và thành phần khác. Luyện thép từ gang cần giảm bớt carbon, tạp chất và điều chỉnh thành phần phù hợp. Chọn A.