Оксид железа (II, III) | CHEMEGE.RU

Оксид железа (II, III) | CHEMEGE.RU Кислород

Железная окалина, химические свойства, получение

1

H

ВодородВодород

1,008

1s1

2,2

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

ГелийГелий

4,0026

1s2

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

ЛитийЛитий

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

БериллийБериллий

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

БорБор

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

УглеродУглерод

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

АзотАзот

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

КислородКислород

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

ФторФтор

18,998

2s2 2p5

4,0

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

НеонНеон

20,180

2s2 2p6

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

НатрийНатрий

22,990

3s1

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

МагнийМагний

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

АлюминийАлюминий

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

КремнийКремний

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

ФосфорФосфор

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

СераСера

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

ХлорХлор

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

АргонАргон

39,948

3s2 3p6

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

КалийКалий

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

КальцийКальций

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

СкандийСкандий

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

ТитанТитан

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

ВанадийВанадий

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

ХромХром

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

МарганецМарганец

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

ЖелезоЖелезо

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

КобальтКобальт

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

НикельНикель

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

МедьМедь

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

ЦинкЦинк

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

ГаллийГаллий

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

ГерманийГерманий

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

МышьякМышьяк

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

СеленСелен

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

БромБром

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

КриптонКриптон

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

РубидийРубидий

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

СтронцийСтронций

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

ИттрийИттрий

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

ЦирконийЦирконий

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

НиобийНиобий

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

МолибденМолибден

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

ТехнецийТехнеций

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

РутенийРутений

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

РодийРодий

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

ПалладийПалладий

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

СереброСеребро

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

КадмийКадмий

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

ИндийИндий

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

ОловоОлово

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

СурьмаСурьма

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

ТеллурТеллур

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

ИодИод

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

КсенонКсенон

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

ЦезийЦезий

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

БарийБарий

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

ЛантанЛантан

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

ХольмийХольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

ГафнийГафний

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

ТанталТантал

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

ВольфрамВольфрам

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

РенийРений

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

ОсмийОсмий

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

ИрридийИрридий

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

ПлатинаПлатина

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

ЗолотоЗолото

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

РтутьРтуть

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

ТаллийТаллий

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

СвинецСвинец

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

ВисмутВисмут

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

ПолонийПолоний

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

АстатАстат

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

РадонРадон

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

ФранцийФранций

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

РадийРадий

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

АктинийАктиний

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

РезерфордийРезерфордий

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

ДубнийДубний

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

СиборгийСиборгий

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

БорийБорий

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

ХассийХассий

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

МейтнерийМейтнерий

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

ДармштадтийДармштадтий

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Качественные реакции

Качественные реакциинаионы железа 2.

– взаимодействие солей железа (II) с щелочами. При этом образуется серо-зеленый студенистый осадокгидроксида железа (II).

Например, хлорид железа (II) реагирует с гидроксидом натрия:

2NaOH     FeCl2    →    Fe(OH)2    2NaCl

Видеоопытвзаимодействия раствора сульфата железа (II) с раствором гидроксида натрия (качественная реакция на ионы железа (II)) можно посмотреть здесь.

Гидроксид железа (II) на воздухе буреет, так как окисляется до гидроксида железа (III):

4Fe(OH)2        O2       2H2O    →   4Fe(OH)3

– ионы железа 2 окрашивают раствор в светлый желто-зеленый цвет.

– взаимодействие с красной кровяной солью K3[Fe(CN)6] – также качественная реакция на ионы железа 2. При этом образуется синий осадок «турнбулева синь».

Видеоопытвзаимодействия раствора хлорида железа (II) с раствором гексацианоферрата (III) калия (качественная реакция на ионы железа (II)) можно посмотреть здесь.

Качественные реакции на ионы железа 3

– взаимодействие солей железа (III) с щелочами. При этом образуется бурый осадокгидроксида железа (III).

Например, хлорид железа (III) реагирует с гидроксидом натрия:

3NaOH     FeCl3    →    Fe(OH)3    3NaCl

Видеоопытвзаимодействия раствора хлорида железа (III) с раствором гидроксида натрия (качественная реакция на ионы железа (III)) можно посмотреть здесь.

– ионы железа 3 окрашивают раствор в светлый желто-оранжевый цвет.

– взаимодействие с желтой кровяной солью K4[Fe(CN)6] ионы железа 3. При этом образуется синий осадок «берлинская лазурь».

Видеоопытвзаимодействия раствора хлорида железа (III) с раствором гексацианоферрата (II) калия (качественная реакция на ионы железа (III)) можно посмотреть здесь.

В последнее время получены данные, которые свидетельствуют, что молекулы берлинской лазури идентичны по строению молекулам турнбулевой сини. Состав молекул обоих этих веществ можно выразить формулой Fe4[Fe2(CN)6]3.

–  при взаимодействии солей железа (III) с роданидамираствор окрашивается в кроваво-красный цвет.

Например, хлорид железа (III) взаимодействует с роданидом натрия:

FeCl3        3NaCNS   →   Fe(CNS)3      3NaCl

Видеоопытвзаимодействия раствора хлорида железа (III) с раствором роданида калия (качественная реакция на ионы железа (III)) можно посмотреть здесь.

Поиск

Из химических методов удаления окалины представляет интерес обработка изделий при помощи гидрида натрия. Кроме того, весьма перспективны электрохимические методы очистки металлов. Последние могут быть осуществлены в двух вариантах в травильных растворах или в расплавленном едком натре.

Электрохимический способ травления позволяет значительно сократить время обработки и уменьшить расход кислоты. В процессах электрохимического травления используют как катодную, так и анодную поляризацию. Состав электролитов и режимы работы электрохимического травления в растворах приведены в табл. 19. [c.

64]     Термический метод удаления окалины еще недостаточно распространен, хотя он обеспечивает весьма высокую производительность. Этот метод может быть применен в двух вариантах. [c.66]

    Второе издание справочника было выпущено в 1969 г.

Настоящее издание значительно дополнено данными о коррозионной стойкости нержавеющих сталей и чистых металлов. Приведены показатели коррозионной стойкости нержавеющих сталей, чистых металлов и высоколегированных сплавов во многих химических средах различной концентрации и при разных температурах.

Даны химический состав, механические свойства нержавеющих сталей, режимы термической обработки, методы удаления окалины и др. [c.2]

    Подготовка поверхности состоит из двух операций удаления жировых загрязнений и удаления окисных поверхностных соединений (окалины и ржавчины).

Обезжиривание поверхности особенно важно при применении химического метода удаления окалины и ржавчины, так как в этом случае пятна жировых загрязнений служат препятствием для проникновения кислоты к окисной пленке на поверхности металла. [c.73]

    Разработка, усовершенствование и внедрение более совершенных методов удаления окалины с высоколегированных сплавов имеют большое практическое значение. [c.53]

    Дефекты металла удаляются зачисткой наждачными кругами, металлическими щетками и другими методами.

Удаление окалины и ржавчины производят механическими способами, с помощью пескоструйной, дробеструйной и гидропескоструйной очистки, а также с помощью шарошек, стальных щеток и т. д.

Применяется также химический метод — обработка растворами кислот или специальными пастами. [c.322]

    Электролитическое травление — один из методов удаления окалины, широко применяемых для углеродистых и низколегированных сталей.

Значительно реже этот метод применяется для высоколегированных сталей и сплавов [1 ], что объясняется малой изученностью процессов электролитического травления высоколегированных сплавов и недостаточностью литературы по этим вопросам 1—3]. [c.53]

В результате исследований эффективности различных методов удаления окалины с внутренней поверхности холоднотянутых бесшовных стальных труб было найдено, что наиболее продуктивным способом является циркуляционное травление. Подаваемый из ванны кислотоупорным насосом травильный раствор, содержащий 140—150 Г]л серной кислоты (при 60°) или [c.309]

  •     МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ ОКАЛИНЫ С ПОВЕРХНОСТИ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ [c.101]
  •     МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ ОКАЛИНЫ С ПОВЕРХНОСТИ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ [c.114]
  •     МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ ОКАЛИНЫ [c.57]

    Новый метод удаления окалины Вестник машиностроения , 1953, № 3. [c.364]

    Новый метод удаления окалины, Вестник Машиностроения № 3, 1953. [c.416]

    Удаление окалины в расплавленном едком натре. Несколько методов удаления окалины со стали заключается в ее восстановлении до металлического состояния в расплавленном едком натре. Один метод, разработанный [c.380]

    По этой или другой причине атмосферное воздействие как метод удаления окалины вызывает большие возражения, поддерживаемые Хадсоном в его, книге Коррозия железа и стали . [c.513]

К получению различных типов окалины (стр. 372). Таким образом, метод удаления окалины действием погоды не может быть признан надежным. Если он принят, необходимо принять меры к удалению плохо держащейся окалины, ржавчины и других частиц перед нанесением краски. [c.535]

    Третье издание справочника было выпущено в 1973 г. под названием Коррозионная стойкость нержавеющих сталей и чистых металлов .

Приведены показатели коррозионной стойкости нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов во многих химических средах различной концентрации и при разных температурах, химический состав нержавеющих сталей и сплавов, режимы оптимальной термической обработки, методы удаления окалины, механические и другие свойства, а также ГОСТы и ТУ на постйвку металла.

Предварительно обе соли хорошо измельчают, тщательно перемешивают и расплавляют в металлической ванне при 450—500° С. Покрытый окалиной образец подвешивают в качестве катода, в качестве анода применяют стальную пластину. Плотность тока 25—50 а1дм . Время снятия окалины в зависимости от ее толщины и температуры образования может изменяться от 1 до 5 мин. [c.

25]

Из химических методов удаления окалины представляет интерес обработка стали при помощи гидрида натрия. Погруледкий натр, содержащий гидрид натрия, можно полностью восстановить все имеющиеся на поверхности окислы металлов. Химическое взаимодействие гидрида натрия с окислами металлов можно представить следую- [c.92]

    На ряде заводов в последние годы поставлены опыты по применению гидридного метода удаления окалины (на металлургическом заводе им.

Серова при травлении сортового металла, на Первоуральском Новотрубном заводе при производстве труб, на Ижорском металлургическом заводе при обработке катанки и проволоки). На последних двух заводах применяли гидридную смесь, а на первом гидрид натрия получали в ванне для удаления окалины.

Расчеты, проведенные в Уралгипромезе и НИИохиме, показали, что внедрение гидридного метода для удаления окалины с поверхности высоколегированного проката позволит в результате уменьшения потерь металла, увеличения производительности травления и сокращения расходов на капитальное строительство получить значительный экономический эффект.

Можно также воспользоваться методом, основанным на определении сопротивления металлов разрыву. Эти методы да1рт более надежные показатели для оценки механического разрушения жароупорных сплавов и особенно необходимы в тех случаях, когда наблюдается межкристаллитная коррозия.

Никель-хромовые сплавы особенно подвержены этому виду коррозии не только в восстановительных условиях, как наблюдали докладчики, но также в присутствии некоторых отложений и при обычных окислительных условиях.

Я считаю необходимым указать еще на один недостаток метода удаления окалины вообще. Лишь на прошлой неделе мы обнаружили, что нри методе удаления окалины потеря веса может значительно различаться (иногда в два раза).

Это можно объяснить только различной эффективностью удаления металла в ванне, использовавшейся непрерывно в те- [c.388]

    Методы удаления окалины. Прежде обсуждения наиболее выгодных методов удаления окалины необходимо рассеять убеждение, существующее еще у некоторых, что очистка железной щеткой может удалить окалину с металла. Это неправильно.

Очистка железной щеткой может отполировать окалину, сообщая ей металлический вид, но эта операция лишь в редких случаях может совершенно удалить крепко приставшую окалину.

Также неправильно предполагать, что обдувка песком единственный метод получения удовлетворительной поверхности под покраску. Вюрт приводит пример моста в Колоне, построенного в 1858 г. (за 30 лет до введения обдувки песком), который в 1926 г.

находился в полнейшей сохранности, хотя грунт из свинцового сурика никогда не возоб новлялся и за весь этот период перекраска производилась только четыре раза (свинцовыми белилами). [c.760]

Р‘рѕр»сњс€р°сџ р­рѕс†рёрєр»рѕрїрµрґрёсџ рќрµс„с‚рё рё р“р°р·р°

Cтраница 1

Процесс образования окалины состоит РІ химическом взаимодействии кислорода указанных газов — окислов СЃ железом Рё примесями, входящими РІ состав стали. Главной составной частью окалины являются окислы железа.  [1]

Как известно, процесс образования окалины при повышенных температурах имеет диффузионный характер, подчиняясь параболическому закону ( толщина слоя окислов увеличивается пропорционально корню квадратному из времени реакции):

окисление стали определяется скоростью диффузии кислорода через слой окалины Рє металлу Рё встречной диффузии металла через слой окалины РЅР° ее наружную поверхность.  [2]

Как известно, процесс образования окалины при повышенных температурах носит диффузный характер, подчиняясь параболическому закону.

Окисление стали определяется скоростью диффузии кислорода через слой окалины к металлу и встречной диффузией металлических атомов.

 [3]

При температурах окисления выше 1000 С относительная роль диффузии ионов титана в процессе образования окалины увеличивается, а при температуре выше 1200 С становится больше скорости диффузии ионов кислорода.

Однако РІ работе [68] РїСЂРё окислении титана РІ области температур выше 600 РЎ обнаружена текстура роста РІ наружней части окалины, что свидетельствует Рѕ преимущественной диффузии РёРѕРЅРѕРІ титана — Авторы ( 68 ] считают, что температурная граница интенсивной диффузии РёРѕРЅРѕРІ титана должна быть сдвинута РґРѕ температур 600 — 650 РЎ.  [4]

Количественной характеристикой жаростойкости является привес испытуемого образца стали за счет поглощения кислорода его поверхностью в процессе образования окалины, отнесенный к единице поверхности и иногда к единице времени.

  • РџСЂРё точности метода 0 002 Рђ разницы РІ значениях параметров, связанной СЃ возможным участием азота РІ процессе образования окалины, РЅРµ обнаружено.  [6]
  • Таким образом, как РїСЂРё окислении РЅР° РІРѕР·РґСѓС…Рµ РїСЂРё температурах выше 1100, так Рё РїСЂРё окислении РІ парах РІРѕРґС‹ РїСЂРё более РЅРёР·РєРёС… температурах ( 800 — 1000) меняется соотношение роли диффузии РёРѕРЅРѕРІ кислорода Рё титана РІ процессе образования окалины.  [8]
  • Процесс образования окалины обусловлен химическим взаимодействием кислорода окислительных газов ( РЎРћ2, Рќ2Рћ, SO2), печной атмосферы СЃ железом Рё РґСЂСѓРіРёРјРё химическими элементами, входящими РІ состав стали.  [9]

Особым случаем внутреннего окисления является рост чугуна.

Процесс образования окалины в этом случае идет на границах зерен и на включениях графита.

Р�Р·-Р·Р° большого объема образующихся окислов компонентов чугуна размеры детали увеличиваются, Р° ее прочность снижается.  [10]

В результате воздействия продуктов сгорания высокой температуры на поверхности металла образуется оксидная пленка.

При высокой температуре металла процесс образования окалины усиливается.

Наиболее интенсивная высокотемпературная коррозия имеет место при наличии сернистых соединений в продуктах сгорания.

Р’ области высоких температур газов РїСЂРё соприкосновении газов СЃ горячими поверхностями нагрева имеет место образование SOa РёР· SO2 РїСЂРё наличии локальных избытков кислорода.  [11]

РњС‹ уже упоминали Рѕ попытках представить некоторые превращения металлов как ферментации Рё Рѕ стремлении овладеть секретом таких ферментации, отдавая себе полный отчет РІ том, что подобные процессы РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ РЅРµ встречаются. Этьенн Франсуа Жофф-СЂСѓР° ( 48) попытался распространить механистический вариант объяснений РЅР° происходящий РїСЂРё ферментациях процесс образования окалин.  [12]

В зависимости от природы серусодержащих соединений ( F S, SOa, связанная сера органических соединений, элементарная сера) коррозия бывает различной.

Особый характер коррозии растворенным сероводородом обусловлен образующимся при этом водородом ( рассматривался в связи с вопросами водородной хрупкости; стр.

https://www.youtube.com/watch?v=G-2fUOyj55c

Реакция СЃ сероводородом или СЃ элементарной серой РїСЂРё высоких температурах значительно отличается РѕС‚ РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё РІ растворах Рё протекаеут аналогично процессам образования окалины или налетов.  [13]

Страницы:      1

Утилизация и применение окалины в металлургии

  • Содержание
  • Список использованной литературы  
  • Введение

В производстве металлургических предприятий образуется большое количество окалины, которая находит ограниченное применение и сбрасывается в шламонакопители. Шламонакопители крупнейших заводов содержат сотни тысяч тонн замасленной окалины. Реализация имеющихся резервов вторичного сырья позволят сохранить многие ценные материалы и сэкономить значительное количество энергии.

         В данной работе отображены достоинства и недостатки существующей технологии удаления и утилизации окалины.    

1.Общие сведения об окалине.

     Окалина представляет собой продукт окисления железа. Согласно исследованиям, в окалине содержится от 55 до 80% FeO и от 20 до 50% Fe2O3, что соответствует содержанию 66-69% чистого железа в окалине.

В сталях, легированных хромом, окалина содержит до 1% Cr2О3, а в сталях, легированных небольшим количеством никеля, окалина содержит от нескольких сотых до нескольких десятых процента NiO.

Соотношение между количествами этих окислов в окалине может быть различно в зависимости от условий, при которых происходит окисление металла (рис.1). 

     Рис.1 Прессованная окалина  

     Окисление стали происходит при двух одновременно протекающих процессах: диффузии кислорода от поверхности к внутренним слоям металла и встречной диффузии металла через слой окалины на ее наружную поверхность.

В нагреваемой стали, железо интенсивно растворяется в окалине и диффундирует наружу. Скорость диффузии железа обычно превышает скорость диффузии кислорода, поэтому между окалиной и металлом нет сплошного контакта, а в слое окалины, прилегающем к металлу и состоящем из FeO, образуются поры.

     Наличие окалины на поверхности прокатываемого материала имеет негативное влияние, которое проявляется в следующих 
фактах.

Наличие окалины на заготовке при недостаточно эффективном ее удалении ведет к ее развальцовке и получению после прокатки проката с поверхностными дефектами, что снижает качество (сорт и внешний вид) поверхности конечного изделия.

А ее удаление вызывает значительные дополнительные затраты труда и повышает себестоимость продукции. Окалина во внутренней структуре готового проката, снижает его механические свойства.

Вторичная окалина обладает значительно большей твердостью и прочностью, чем материал прокатных валков, что приводит к их абразивному изнашиванию и снижению долговечности прокатного оборудования. Кроме того, наличие развальцованной на поверхности проката окалины ухудшает условия для последующих технологических операций, таких как лакировка, оцинковка или др. покрытие.

Возникновение окалины на поверхности прокатываемого материала (заготовок, полуфабрикатов, готового проката) происходит в течение всего производственного процесса. По месту образования в технологическом процессе различают первичную и вторичную окалину. Первичная (или печная) окалина возникает на поверхности заготовки при ее нагреве в печи.

Характер и количество образуемой окалины зависит от типа печной атмосферы, температуры и длительности нагрева заготовки. Вторичная окалина возникает при задержках между технологическими операциями. Ее характер и количество зависит от качества материала, температуры и длительности задержки между технологическими операциями.

Следует отметить, что особенно вредна первичная окалина, полученная при нагревании заготовок в окислительной атмосфере.

     При нагреве металла необходимо стремиться к тому, чтобы первичная окалина как можно меньше прилипала к основному металлу для обеспечения наиболее легкого ее удаления с металла, что достигается соответствующими режимами нагрева.

     Окалина углеродистой стали держится на поверхности 
непрочно, и лучше всего очищается 
при нагреве в окислительной атмосфере с содержанием кислорода 5-10%. Она легко отделяется при ударах, которые получают слитки при выдаче их из колодцев или печей и при укладке на рольганги.

     Гораздо сложнее удалить окалину с малоуглеродистых легированных сталей, на поверхности которых она наиболее прочна.

     На рисунке 2 изображено строение слоев окалины. Как видно из этого рисунка, наиболее прочно связан с металлической поверхностью третий слой из так называемой липкой окалины. 

                                                 Рис.2 Cтроение слоев окалины 

     При работе печей в окислительном режиме образуется толстая и сухая окалина, которая легко удаляется с поверхности при охлаждении слоя струей воды за счет различной усадки окалины и основного металла.

На высоколегированных и низкоуглеродистых сталях возникает тонкая и прочная клейкая окалина, при которой не действует эффект неодинаковой усадки. Такая окалина удаляется путем ее дробления и последующего смыва.

Если первые два слоя окалины (равно как и окалина с обычной углеродистой стали) удаляется с заготовки при воздействии на нее энергии 17 кДж/м2, то липкая окалина удаляется при значении этой энергии в 42 кДж/м2. Это согласуется с мнением авторов о том, что для удаления окалины легированной стали, требуется большая сила удара, чем для окалины углеродистой стали.

Таким, образом, для более эффективного удаления окалины следует учитывать ее различия и соответственно, при нагреве заготовок следует стремиться к получению более толстого слоя окалины, который легче отделить, а вторичную окалину необходимо удалять в тот момент, когда она минимально прилипает к металлу в измельченном состоянии.

     Существуют различные способы удаления первичной и вторичной окалины: механическое, абразивное, гидравлическое, гидроабразивное. Наиболее эффективным способом удаления окалины — является гидравлический.  

     В современных металлургических технологиях 
окалину чаще всего применяют 
для корректировки химического 
состава стали (в конвертерном производстве и при переработки лома). В конвертерном процессе окалина добавляется для удаления из чугуна углерода. В отличие от обычной продувки кислородом и добавлении железной руды, при вводе окалины отсутствует угар железа и увеличения объема шлака.

     При переработке окалины её направляют на два процесса: твердо- и жидкофазное восстановление. Т.К. любая окалина содержит пылевидную составляющую, то её ввод в металлургические агрегаты возможно только в виде брикетов.

При этом если речь идет о конвертерной и мартеновской плавки, то плотность брикета должна быть больше плотности шлака равной 4.2г/см2.

В противном случае брикеты находятся на поверхности расплава и не вступают в реакцию с углеродным расплавом.

Твердофазное восстановление окалины проводится либо в доменных или в трубчатых печах. Температура такого восстановления меньше температуры плавления металла, поэтому восстановление из оксидов осуществляется в твердом состоянии. Доменный процесс считается менее эффективным.

Так как после восстановления происходит науглероживание железа. Доменный процесс редко применяют по причине высоких требований к прочности брикета. Масса материалов в шахте печи велика и создает большие давления на брикеты. Если прочность брикетов мала, то они разрушаются и нарушают газопроницаемость доменной печи.

Это приводит к разрушению корпуса печи из-за высокого давления газа. При твердофазном  восстановлении в трубчатых печах брикеты подаются в верхней части наклонной печи  и перемещаются в ней при вращении. С заданной стороны печи устанавливается газовая горелка.

В качестве плазмообразующего используется природный газ с кислородом. При высоких температурах образуются газы восстановители железа (СО и Н2).Требования к прочности брикетов определяются нагрузками при перекатывании брикетов по корпусу печи.

При малой прочности образуется много окалиной пыли, которая вместе с газами выносится из печи. Повторное использование этой пыли затруднено из-за высокой влажности. 

     Проблемы:

   2. Обзор промышленно пригодных способов переработки окалины.

     Одним из видов ценного вторичного сырья являются отходы металлообработки: металлическая стружка, обрези заготовок.

     На многих заводах при термической обработке металлов образуется большое количество окалины, которая осаждается в масле после закалки.

Для рационального использования в качестве шихтового материала стружку необходимо прессовать в брикеты и пакеты максимальной плотности. Использование брикетов или пакетов способствует повышению его металлургической ценности, сокращает трудоемкость погрузочно-разгрузочных работ.

Идея технологии брикетирования заключается в получении максимально возможной плотности брикетов или пакетов за счет качественной подготовки исходного сырья и окускованию при минимальных энергетических затратах.

При этом качественная подготовка исходного сырья должна обеспечить максимальную плотность брикетов или пакетов при использовании серийного прессового оборудования. 

Замасленную окалину трудно подготовить к утилизации из-за повышенного содержания в ней масел, а в прокатных цехах металлургических предприятий образуются большие количества замасленной окалины, которая находит ограниченное применение и сбрасывается в шламонакопители.

     Проблема 
утилизации замасленной окалины 
в настоящее время решается в 
основном в одном направлении 
— обезмасливание ее с получением чистой, обезжиренной, легко утилизируемой окалины. Однако и химическое и термическое обезмасливание — дорогостоящие процессы, создающие дополнительные экологические осложнения.

     Брикетирование в черной металлургии — это наиболее ранний способ окускования, который широко применяется для этой цели во второй половине 19 столетия. В начале 20 столетия брикетирование было вытеснено агломерацией по причинам:

    • неэкономичность окускования брикетированием при помощи маломощных прессов с низкой производительностью, в то время как в агломерации были созданы машины с производительностью 2000 т. и более агломерата в сутки;
    • возможность при агломерации удалить вредные примеси (S, As, Zn, и др);
    • получать агломерат в офлюсованном виде.

     И в настоящее время производство металлургических брикетов в России не получило развитие в широких производственных масштабах по тем же самым причинам, хотя с точки зрения технологии и экономики производства оно имеет ряд преимуществ:

    • брикеты имеют одинаковую правильную форму и вес, в данном объеме содержат больше металла, они обладают более высокой прочностью и лучшей транспортабельностью;
    • обладают более высоким удельным весом;
    • количество оборотного продукта на агломерационной фабрике составляет около 20-25%, а иногда и выше от общего потока шихты, в то время как на брикетной фабрике- не более 2%;
    • весь кислород в брикете остается активным, в агломерате же он находится в связанном состоянии ( в виде силикатов), первое особенно важно для доменного производства;
    • экологическая безопасность брикетов (безотходность, отсутствие высоких температур при изготовлении);
    • возможность применения в брикете в любом соотношении углеродосодержащего наполнителя для активизации процессов в металлургической печи (карбюризатор, восстановитель, энергоноситель);
    • возможность использования всех видов тонкодисперсных железофлюсолигироуглеродосодержащих отходов металлургического передела.

     Надо учесть, что попытки использовать брикетирование в металлургии для подготовки неметаллической шихты не прекращались никогда.

Особенно полно брикетирование как метод окускования отвечает требованиям утилизации мелких отходов металлургических заводов: сравнительно небольшое воспроизводство, непостоянство физико-химических свойств.

Металлургическими предприятиями Франции ежегодно перерабатывается в брикеты до 4 млн.т. железосодержащих шламов и уловленной в газоочистках пыли.

В черной металлургии США и стран Западной Европы уже давно наряду с железосодержащими материалами брикетируются другие мелкие отходы: известковая пыль, отходы ферросплавного производства, некондиционная мелочь плавикового шпата и прочие весьма ценные материалы. На их основе получают шихтовые брикеты и флюсы для металлургического производства.

     К основным причинам недостаточного использования брикетирования следует отнести следующие:

    • неправильный выбор места и объема утилизации отходов;
    • упрощенный подход к решению проблемы;
    • использование неэффективных способов (технологий) брикетирования.

Химические свойства

1. При обычных условиях железо малоактивно, но при нагревании, в особенности в мелкораздробленном состоянии, оно становится активным и реагирует почти со всеми неметаллами.

1.1. Железо реагирует с галогенами с образованием галогенидов. При этом активные неметаллы (фтор, хлор и бром) окисляют железо до степени окисления 3:

2Fe   3Cl2  → 2FeCl3

Менее активный йод окисляет железо до степени окисления 2:

Fe    I2  →  FeI2

1.2. Железо реагирует с серой с образованием сульфида железа (II):

Fe    S   →  FeS

1.3. Железо реагирует с фосфором. При этом образуется бинарное соединения – фосфид железа:

Fe    P   →   FeP

1.4.С азотом железо реагирует в специфических условиях.

1.5. Железо реагирует с углеродом и кремнием с образованием карбида и силицида.

1.6. При взаимодействии с кислородомжелезо образует окалину – двойной оксид железа (II, III):

3Fe    2O2  →  Fe3O4

При пропускании кислорода через расплавленное железо возможно образование оксида железа (II):

2Fe    O2  →  2FeO

2. Железо взаимодействует со сложными веществами.

2.1. При обычных условиях железо с водой практически не реагирует. Раскаленное железо может вступать в реакцию при температуре 700-900оС с водяным паром:

3Fe0 4H2 O  →  Fe 33O4 4H20

В воде в присутствии кислорода или во влажном воздухе железо медленно окисляется (корродирует):

4Fe    3O2      6H2O    →   4Fe(OH)3

2.2.Железо взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль железа со степенью окисления 2 и водород.

Например, железо бурно реагирует с соляной кислотой:

Fe 2HCl   →   FeCl2    H2↑

2.3.При обычных условиях железо не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат железа (III) и вода:

2Fe 6H2SO4(конц.)   →  Fe2(SO4)3 3SO2  6H2O

2.4.Железо не реагирует при обычных условиях с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации. При нагревании реакция идет с образованием нитрата железа (III), оксида азота (IV) и воды:

Fe    6HNO3(конц.)   →   Fe(NO3)3    3NO2↑     3H2O

С разбавленной азотной кислотой железо реагирует с образованием оксида азота (II):

Fe     4HNO3(разб.гор.)  →   Fe(NO3)3    NO    2H2O

При взаимодействии железа с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

8Fe    30HNO3(оч. разб.)  →  8Fe(NO3)3      3NH4NO3     9H2O

2.5. Железо может реагировать с щелочными растворами или расплавами сильных окислителей. При этом железо окисляет до степени окисления 6, образуя соль (феррат).

Например, при взаимодействии железа с расплавом нитрата калия в присутствии гидроксида калия железо окисляется до феррата калия, а азот восстанавливается либо до нитрита калия, либо до аммиака:

Fe    2KOH    3KNO3  →   3KNO2      K2FeO4     H2O

2.6. Железо восстанавливает менее активные металлы изоксидов и солей.

Например, железо вытесняет медь из сульфата меди (II). Реакция экзотермическая:

Fe    CuSO4  →   FeSO4    Cu

Еще пример: простое вещество железо восстанавливает железо до степени окисления 2  при взаимодействии с соединениями железа 3:

2Fe(NO3)3     Fe  → 3Fe(NO3)2  

2FeCl3    Fe  → 3FeCl2

Fe2(SO4)3     Fe  →   3FeSO4

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий