철의 제련과정이 헷갈려요 쉽게 설명해주세요
철의 제련과정이 헷갈려요 쉽게 설명해주세요.이온식이 여러개 나오는데 너무 헷갈려요. 코크스부터 어떻게 되는지 화학식 사용해서 설명해주세요.
2개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김도건 과학전문가입니다.
자연계에 있는 철의 대부분은 산화 철(Ⅱ)(Fe2O3)과 사산화 삼철(Fe3O4)의 산화물의 형태로 존재하고 있습니다. 광산에서 캐낸 적철광, 자철광, 갈철광 등의 철광석으로부터 철을 얻기 위해서는 이들 철광석으로부터 산소를 떼어 내는 환원 반응을 거쳐야 합니다. 잘게 부순 철광석과 탄소가 주성분인 코크스, 그리고 석회석을 용광로에 넣고 뜨겁게 가열한 공기를 불어 넣으면 철이 환원됩니다.
용광로 밑의 열풍관을 통해 약 800 ℃로 가열한 공기를 불어 넣으면, 열풍관 가까이에 있는 코크스는 산화 철과 반응하여 불완전한 연소를 일으켜 일산화 탄소가 되는데, 이때 발생하는 연소열로 온도는 2000 ℃까지 올라갑니다. 이 과정에서 생긴 일산화 탄소가 산화 철에서 산소를 빼앗아 철을 환원시키게 됩니다.
Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO
산화 철(Ⅱ) 코크스(탄소) -> 철 일산화 탄소일산화 탄소는 용광로 위에 올라가면서 철광석을 가열시켜 반응하기 쉬운 액체 상태로 만듭니다. 그리고 다시 산화 철과 반응하여 철로 환원시키고, 이산화 탄소가 됩니다.
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
산화 철(Ⅱ) 일산화 탄소 -> 철 이산화 탄소이 과정을 통해 철광석은 산소를 잃어버리고 액체 상태의 철이 되어, 불순물인 찌꺼기와 함께 아래쪽으로 모이게 됩니다. 그러나 찌꺼기는 액체 상태의 철 위에 떠 있으므로 철과 찌꺼기를 따로 분리할 수 있습니다.
뽑아 낸 철을 선철이라고 하는데 선철은 용선차에 쏟아 넣어 제강 공장으로 운반합니다. 거기서 탄소나 불순물을 더 제거하여 강철을 만드는 것입니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
화학식은 다음과 같습니다.
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
산화철에 일산화탄소를 제공하여 철과 이산화탄소 가스를 만들어냅니다.
감사합니다.
