炼钢和炼铁的比较生铁液态课件.ppt
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- 炼钢 炼铁 比较 生铁 液态 课件
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1、第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展课题课题2金属材料金属材料第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展第一课时从矿石中获得金属第一课时从矿石中获得金属第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展1了解金属在自然界中的存在形态。了解金属在自然界中的存在形态。2掌握金属的冶炼原理和冶炼方法。掌握金属的冶炼原理和冶炼方法。3了解钢铁的冶炼及铝的冶炼的主要设备和有关原理。了解钢铁的冶炼及铝的冶炼的主要设备和有关原理。第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展一、从矿
2、石中获得金属的基本问题一、从矿石中获得金属的基本问题1获得金属材料的过程获得金属材料的过程获得金属材料首先要通过获得金属材料首先要通过 方法把方法把 中提取中提取出来,一般要经过出来,一般要经过 和和 (主要包括主要包括 、等工序等工序)及及 阶段。阶段。2金属冶炼的基本原理金属冶炼的基本原理金属冶炼的基本原理是金属冶炼的基本原理是 。化学化学金属从矿石金属从矿石开采开采初步加工初步加工探矿探矿采矿采矿选矿选矿冶炼冶炼利用氧化还原反应将金属利用氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来从其化合物中还原出来第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展3金属冶炼的方法金属冶炼的方法(1)火法冶金
3、:是指火法冶金:是指 的冶金方法。的冶金方法。(2)湿法冶金:是指湿法冶金:是指 的冶金的冶金过程。过程。利用高温从矿石中提取金属或其他利用高温从矿石中提取金属或其他化合物化合物中间产物或再生资源中的金属进行提取和分离中间产物或再生资源中的金属进行提取和分离在水溶液或非水溶液中进行包括氧化在水溶液或非水溶液中进行包括氧化还原反应、中和反应、水解反应等,对原料还原反应、中和反应、水解反应等,对原料(矿石、精矿等矿石、精矿等),第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展二、钢铁的冶炼二、钢铁的冶炼1生铁的冶炼生铁的冶炼(1)几种矿石的主要成分:磁铁矿几种矿石的主要成分:磁铁矿 ,赤铁矿,赤
4、铁矿 ,褐铁矿褐铁矿 黄铁矿黄铁矿 。(2)原理:在高温下用原理:在高温下用 。以赤铁矿为例,用方程式表示为:以赤铁矿为例,用方程式表示为:3COFe2O32Fe3CO2。(3)原料:原料:、。(4)石灰石的作用:石灰石的作用:,有关方程式为:,有关方程式为:。(5)设备:设备:。Fe3O4Fe2O32Fe2O33H2OFeS2还原剂将铁从其氧化物中还原出来还原剂将铁从其氧化物中还原出来铁矿石铁矿石焦炭焦炭石灰石石灰石空气空气除去脉石除去脉石炼铁高炉炼铁高炉第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展2钢的冶炼钢的冶炼(1)原理:在高温下用原理:在高温下用 ,再添加硅、锰、铝等其,再添加
5、硅、锰、铝等其他合金作为他合金作为 ,调整钢水的成分。,调整钢水的成分。(2)原料:原料:。氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去氧化成气体或炉渣除去脱氧剂脱氧剂炼铁厂的铁水或废钢铁炼铁厂的铁水或废钢铁第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展(3)主要的反应:主要的反应:;。第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展3铝的冶炼铝的冶炼(1)原料:原料:。(2)提纯提纯Al2O3,用化学反应方程式表示为:,用化学反应方程式表示为:;。铝土矿铝土矿Al2O32NaOH=2NaAlO2H2ONaAlO2CO22H2O=Al(OH)3Na
6、HCO3第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展(3)电解电解Al2O3电解质是电解质是 ,加入少量,加入少量降低熔点的物质是降低熔点的物质是 ,阳极和阴极的材料是,阳极和阴极的材料是 ,在电解槽中进行。在电解槽中进行。电解原理:电解原理:总反应式:总反应式:。电极反应:电极反应:阳极:阳极:;阴极:阴极:。冰晶石冰晶石(Na3AlF6)和氧化铝的熔融液和氧化铝的熔融液碳素材料碳素材料氟化钙氟化钙6O212e=3O24Al312e=4Al第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展一、炼钢和炼铁的比较一、炼钢和炼铁的比较从氧化物
7、、碳酸盐、硫化物中冶炼金属有哪些不从氧化物、碳酸盐、硫化物中冶炼金属有哪些不同?为什么?同?为什么?师生互动师生互动【提示【提示】以氧化物形式存在的金属矿石可直接用还原剂以氧化物形式存在的金属矿石可直接用还原剂还原,如生铁的冶炼;以碳酸盐形式存在的金属矿则可通过煅还原,如生铁的冶炼;以碳酸盐形式存在的金属矿则可通过煅烧烧(在缺少空气条件下加热至高温但不使炉料熔化在缺少空气条件下加热至高温但不使炉料熔化)分解生成金属分解生成金属氧化物或金属,然后再将金属氧化物还原;以硫化物形式存在氧化物或金属,然后再将金属氧化物还原;以硫化物形式存在的金属矿,由于低价硫的存在,所以先要焙烧的金属矿,由于低价硫的
8、存在,所以先要焙烧(在有空气条件下在有空气条件下加热至高温但不使炉料熔化加热至高温但不使炉料熔化)生成金属氧化物或金属,然后再将生成金属氧化物或金属,然后再将金属氧化物还原。金属氧化物还原。第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展高炉炼铁产生的废气、废渣的成分是什么?高炉炼铁产生的废气、废渣的成分是什么?学生交流学生交流【提示【提示】高炉炼铁中产生的废气、废渣的主要成分:废高炉炼铁中产生的废气、废渣的主要成分:废气有气有CO、CO2、SO2、NO2,炉渣有,炉渣有CaSiO3、少量含、少量含C、P、S、Si、Mn的化合物及的化合物及SiO2等。等。第三单元第三单元 化学与材料的发展化
9、学与材料的发展炼铁和炼钢的主要反应原理有何异同?炼铁和炼钢的主要反应原理有何异同?学生交流学生交流【提示【提示】炼铁和炼钢的主要反应原理的比较:炼铁和炼钢的主要反应原理的比较:相同点:都是利用氧化还原反应。相同点:都是利用氧化还原反应。不同点;炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来不同点;炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来(侧侧重还原重还原),而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质,而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化而除去氧化而除去(侧重氧化侧重氧化)。第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展【归纳小结【归纳小结】炼钢和炼铁的比较炼钢和炼铁的比较炼铁炼
10、铁炼钢炼钢主要反应主要反应原理原理利用氧化还原反应,利用氧化还原反应,在高温下,用还原剂在高温下,用还原剂(CO)从铁矿石里把铁从铁矿石里把铁还原出来还原出来利用氧化还原反应,在高利用氧化还原反应,在高温下,用氧化剂把生铁里温下,用氧化剂把生铁里过多的碳和其他杂质氧化过多的碳和其他杂质氧化成为气体或炉渣除去成为气体或炉渣除去主要设备主要设备高炉高炉转炉、电炉及平炉转炉、电炉及平炉主要原料主要原料铁矿石铁矿石(提供铁元素提供铁元素)焦炭焦炭(制还原剂制还原剂CO及及提供热能提供热能)石灰石石灰石(造渣材料造渣材料)空气空气(提供提供O2)生铁生铁(液态液态)、O2(或空气或空气)、生石灰生石灰(
11、造渣材料造渣材料)、脱氧剂、脱氧剂(硅铁、锰铁和铝等硅铁、锰铁和铝等)第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展(山东理综山东理综)钢铁工业对促进经济和社会发展起了钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。重要作用。(1)炼铁高炉分为五部分,铁矿石与高温煤气主要在炼铁高炉分为五部分,铁矿石与高温煤气主要在_部分发生反应,在部分发生反应,在_部分开始生成生铁和炉渣。部分开始生成生铁和炉渣。(2)炼钢时,除磷的化学方程式为炼钢时,除磷的化学方程式为_ _;加入硅、锰和铝的目的是;加入硅、锰和铝的目的是_ _。第三单元第三单元 化学与材料的发
12、展化学与材料的发展(3)不锈钢含有的不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹元素是在炼钢过程的氧吹_(填填“前前”或或“后后”)加入,原因是加入,原因是_。(4)炼铁和炼钢生产中,尾气均含有的主要污染物是炼铁和炼钢生产中,尾气均含有的主要污染物是_。从环保和经济角度考虑,上述尾气经处理可用作。从环保和经济角度考虑,上述尾气经处理可用作_。【解析【解析】(1)高炉炼铁时将原料从炉喉送入高炉,送风系高炉炼铁时将原料从炉喉送入高炉,送风系统从炉腹下部鼓入,炉料在下降过程中与高温煤气流在炉身部统从炉腹下部鼓入,炉料在下降过程中与高温煤气流在炉身部分发生作用,焦炭与氢气发生反应生成二氧化碳和一氧化碳。分发
13、生作用,焦炭与氢气发生反应生成二氧化碳和一氧化碳。在炉腰部分形成炉渣和生铁,炉渣密度小,浮于生铁上面,分在炉腰部分形成炉渣和生铁,炉渣密度小,浮于生铁上面,分别从出渣口和出铁口排出。别从出渣口和出铁口排出。第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展【点评【点评】本题主要考查了冶炼的反应原理和主要生产设本题主要考查了冶炼的反应原理和主要生产设备,同时强化了环保意识。备,同时强化了环保意识。第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展1.在炼铁、炼钢过程中都有碳参加反应。下列有关碳参加反在炼铁、炼钢过程中都有碳参加反应。下列有关碳参加
14、反应的叙述正确的是应的叙述正确的是()A两个过程中碳原子都被氧化,都只起着提供热源的作用两个过程中碳原子都被氧化,都只起着提供热源的作用B炼铁过程中碳被氧化,既起产生热量的作用,又起产生炼铁过程中碳被氧化,既起产生热量的作用,又起产生CO的作用的作用C炼钢过程中碳被还原,从而达到降低含碳量的目的炼钢过程中碳被还原,从而达到降低含碳量的目的D炼铁过程中碳参加反应,只起产生炼铁过程中碳参加反应,只起产生CO的作用的作用第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展【答案【答案】B第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展二、铝的冶炼二、铝的冶炼铝土矿的主要成分是铝土矿的主要成分是Al2
15、O3,另外含有,另外含有Fe2O3SiO2等,怎样等,怎样从铝土矿中获得纯净的氧化铝?从铝土矿中获得纯净的氧化铝?师生互动师生互动【提示【提示】实验方案一及步骤:实验方案一及步骤:加足量加足量HCl溶液并过滤溶液并过滤(除去除去SiO2):Al2O36H=2Al33H2OFe2O36H=2Fe33H2O第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展第三单元第三单元 化学与材料的发展化学与材料的发展实验方案二及步骤实验方案二及步骤:加足量加足量NaOH溶液并过滤溶液并过滤(除去除去Fe2O3):Al2O32OH=2AlO2H2OSiO22OH=SiO32H2O加足量加足量HCl并过滤并过滤(
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