《铁的冶炼》 学习任务单

《铁的冶炼》学习任务单
一、学习目标
1、了解铁的冶炼原理和主要方法。

2、掌握炼铁过程中涉及的化学反应。

3、认识炼铁所需的原料和设备。

4、理解炼铁过程中的环境保护和资源利用问题。

二、学习重难点
1、重点
（1）铁的冶炼原理，包括氧化铁被还原的化学反应。

（2）炼铁的主要原料和设备。

2、难点
（1）如何理解和解释炼铁过程中的复杂化学反应。

（2）对炼铁过程中的能源消耗和环境影响的分析。

三、知识讲解
1、铁在自然界的存在形式
铁在自然界中主要以化合物的形式存在，如赤铁矿（主要成分是氧化铁 Fe₂O₃）、磁铁矿（主要成分是四氧化三铁 Fe₃O₄）等。

2、铁的冶炼原理
炼铁的基本原理是利用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。

常用的还原剂有一氧化碳（CO）。

以赤铁矿为例，其主要化学反应为：Fe₂O₃＋ 3CO 高温 2Fe ＋ 3CO₂。

3、炼铁的原料
（1）铁矿石：提供铁元素，常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿等。

（2）焦炭：主要作用有两个，一是提供热量，通过燃烧产生高温；二是生成一氧化碳，作为还原剂参与反应。

（3）石灰石：用于除去铁矿石中的杂质，如二氧化硅，反应生成
炉渣。

（4）空气：提供氧气，使焦炭燃烧。

4、炼铁的设备——高炉
高炉是一个巨大的竖炉，从炉顶装入原料，从下部鼓入热风。

高炉
内部温度很高，使各种反应得以进行。

5、炼铁的工艺流程
（1）原料准备：将铁矿石、焦炭和石灰石按一定比例混合。

（2）炉内反应：
焦炭燃烧：C ＋ O₂点燃 CO₂，提供热量。

二氧化碳与焦炭反应生成一氧化碳：CO₂＋ C 高温 2CO 。

一氧化碳还原氧化铁：Fe₂O₃＋ 3CO 高温 2Fe ＋ 3CO₂。

（3）产品处理：生成的铁水和炉渣从高炉底部排出。

6、环境保护和资源利用
（1）炼铁过程中会产生大量的废气、废渣和废水，对环境造成污染。

废气中的一氧化碳、二氧化硫等需要经过处理达标后排放；废渣可以用于建筑材料等方面的综合利用；废水要经过处理后循环使用或达标排放。

（2）提高能源利用效率，减少焦炭的使用，发展新技术以降低能耗和减少污染物排放。

四、例题分析
例 1：用 1000 吨含氧化铁 80%的赤铁矿，理论上可以炼出多少吨纯铁？
解：赤铁矿中氧化铁的质量＝ 1000 吨 × 80% ＝ 800 吨
设炼出纯铁的质量为 x
Fe₂O₃＋ 3CO 高温 2Fe ＋ 3CO₂
160 112
800 吨 x
160/800 吨＝ 112/x
x ＝ 560 吨
答：理论上可以炼出 560 吨纯铁。

例 2：在炼铁高炉中，加入 120 吨含杂质 20%的磁铁矿（Fe₃O₄），能炼出含杂质 3%的生铁多少吨？
解：磁铁矿的质量＝ 120 吨 ×（1 20%）＝ 96 吨
Fe₃O₄中铁的质量分数＝（56×3）÷（56×3 ＋ 16×4）× 100% ≈ 724%
铁的质量＝ 96 吨 × 724% ＝ 69504 吨
设能炼出含杂质 3%的生铁质量为 y
（1 3%）y ＝ 69504 吨
y ≈ 718 吨
答：能炼出含杂质 3%的生铁约 718 吨。

五、巩固练习
1、要炼出含杂质 2%的生铁 560 吨，需要含氧化铁 80%的赤铁矿
多少吨？
2、某炼铁厂用含氧化铁 70%的赤铁矿炼铁，若要得到含铁 96%的
生铁 100 吨，需要赤铁矿多少吨？
六、拓展阅读
了解现代炼铁技术的新发展，如直接还原炼铁法、熔融还原炼铁法等，思考这些新技术与传统高炉炼铁法的区别和优势。

七、学习总结
通过本次学习，我们了解了铁的冶炼原理、原料、设备、工艺流程
以及相关的环境保护和资源利用问题。

在学习过程中，要重点掌握炼
铁的化学反应原理，能够运用化学方程式进行相关的计算。

同时，要
关注炼铁工业对环境的影响，树立环保意识和可持续发展的观念。

希望同学们通过本次学习，能够对铁的冶炼有更深入的理解和认识，并在实际应用中灵活运用所学知识。