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    【耐寶百科】滿足剛玉冶煉工藝時冶煉爐所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

    發(fā)布時間:2017-08-02作者:洛陽耐寶棕剛玉廠家點擊:2465字號:

    剛玉冶煉工藝目的有兩個,一是使礬土熔融后重結(jié)晶,獲得磨料工業(yè)所需的α-剛玉,二是用碳作還原劑,使雜質(zhì)還原從而提高制品的氧化鋁成分。本著這個目的,冶煉爐發(fā)生如下三個化學(xué)反應(yīng):

    SiO2+2C=Si+2CO

    Fe2O3+3C=2Fe+3CO

    TiO2+2C=Ti+2CO

      這三種反應(yīng)都是在礬土熔化之后,熔液與固體炭之間發(fā)生的,雖然一氧化碳對氧化硅、一氧化鐵、氧化鈦也有還原作用,但在礬土熔化之前發(fā)生上列反應(yīng)對剛玉冶煉來說是輕微的,所以毋需去仔細(xì)研究固相——氣相反應(yīng)。

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    剛玉冶煉爐

      化學(xué)反應(yīng)既然是在礬土熔化后進行,所以礬土的熔點對反應(yīng)的進程有極大的影響,通常礬土的熔點在1850℃以上,所以還原反應(yīng)是在1850℃以上溫度進行,如所周知,溫度提高,化學(xué)反應(yīng)進行的越快,為此應(yīng)該選擇熔點高的礬土作為冶煉剛玉原料將是極為有利的,但是,關(guān)于礬土熔點,并沒有提出特別的要求,這是因為礬土熔點與其品位有關(guān),品位越高,其熔點也高,既然有了品位的要求,高熔點也就有保證了。

      在冶煉過程中,由于熔液成分逐步純化,熔點也在不斷提高,從而使?fàn)t缸溫度升高。這對冶煉是有利的。

      以上三種化學(xué)反應(yīng),首先是氧化鐵還原,其次是氧化硅,再之是氧化鈦。

      當(dāng)?shù)\土熔化后,在炭粒的周圍,發(fā)生氧化鐵的還原,并有大量的一氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生,當(dāng)氧化鐵還原進展到氧化鐵濃度極低之后,氧化硅被還原。氧化硅的還原是在剛剛還原出來的鐵的參與下進行的,所以還原后生成鐵合金;氧化鈦的還原也是在有鐵參與下發(fā)生的,所以鈦還原后也是生成鐵合金。氧化鈦還原在氧化硅之后,當(dāng)氧化鈦還原到一定程度便發(fā)生氧化鋁的部分還原。金屬態(tài)鋁也是進入鐵合金之中,因鋁的還原也是在鐵參與下進行的。

      在炭粒周圍發(fā)生的一系列還原反應(yīng)而生成成分復(fù)雜的鐵合金,由于鐵合金和爐液是二個相系,所以當(dāng)鐵、硅、鈦、鋁還原生成鐵合金后脫離了原來反應(yīng)系統(tǒng),從而保證還原反應(yīng)持續(xù)進行,另一方面因還原反應(yīng)而使炭粒周圍的各種氧化物濃度迅速降低,于是在爐液內(nèi)自然造成氧化物濃度差。借液態(tài)分子擴散作用在爐液中氧化物持續(xù)不斷地接近炭粒,直至炭氧化完為止。

      新生成的鐵合金是微粒體的,因與熔液比重不同而下沉,在下沉運動中由于合金微粒之間接觸而聚集成大顆粒的鐵合金,顆粒越來越大,下沉速度越來越快,***后集中在爐底形成硅鐵層。

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