Способы получения металла: гидрометаллургия, пирометаллургия, электрометаллургия. Производство чугуна, стали. (харектеристика, уравнение реакции)

Сырьем для производства чугуна служат железная руда и кокс, то есть чистый углерод, полученный при коксовании каменного угля - его разложении без доступа воздуха. В качестве железной руды обычно используют железняки - магнитный Fe3O4, красный Fe2O3, бурый Fe2O3*xH2O.

Выплавку чугуна производят в домнах - больших печах, высотой до 80 м, выложенных изнутри огнеупорным кирпичом, а сверху покрытых стальным кожухом. Сверху в доменную печь непрерывно загружают руду и кокс, а снизу подают горячий воздух, обогащенный кислородом. В основе получения железа из руды лежат реакции восстановления оксидов углем и угарным газом СО - продуктом его неполного окисления:

F e2 O3 + 3C=2Fe+3CO

F e2 O3 + 3CO=2Fe+3C O2

В верхней части печи температура достигает 2000°C. В расплавленном железе, образовавшемся при восстановлении руды, растворяется углерод, частично взаимодействуя с ним с образованием карбида - цементита Fe3C. Так образуется чугун.

Для передела его в сталь излишний углерод необходимо выжечь - окислить кислородом. Это осуществляют в сталеплавильном цехе. Однако при пропускании кислорода через расплавленный чугун часть железа также окисляется кислородом до оксида:

2Fe + O2 = 2FeO

Для обратного восстановления оксида железа (II) до металла в расплав вводят раскислители, как правило, это марганец, барий, кальций, лантан. Они и восстанавливают окислившееся железо:

Mn+FeO=MnO+Fe

а затем отделяются от расплава, всплывая на его поверхность в виде легкоплавких шлаков.