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[高校化学]鉄の精錬。
muramiyagiの回答
鉄の製錬は、鉄鉱石(焼結鉱)とコークスからの鉄の還元プロセスである「高炉」とそれに続く鋼を作る製鋼プロセスの「転炉」などからなります。 それぞれのプロセスで石灰石を多く使いますが、これは主に不純物の除去が目的です。鉄鉱石あるいは焼結鉱(酸化鉄成分が少ないときに使います)と炭素からは普通に、 Fe2O3 + 3/2 C -> 2Fe + 3/2 CO2 のように鉄は還元されますが、高炉内の反応はそう単純ではありません。 鉄鉱石に含まれる不純物、Si, Al, Mgなどは石灰石との反応によってスラグと呼ばれる酸化物になり、これは銑鉄(高炉下部から流れ出る鉄の溶解物)と固体分離されます(溶けない)。 さらに、製鋼プロセスからも不純物が石灰石によって除去され、スラグとして排出されます。 石灰石が用いられるのは、CaOという塩基性酸化物として振る舞って、シリカやアルミナのような酸性酸化物と結びつきやすく、一緒にスラグとなって固体として析出するからです。 CaSiO3はスラグ成分の一つとしてモデル的に考えられる物質ですが、話はそう簡単ではなく、スラグの主成分はこれらを含む非晶質=ガラス相で微量に種々の複合酸化物結晶が入っています。また、Feとの複合酸化物も少量入っています。
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