[高校化学]鉄の精錬。

質問

鉄の精錬時に石灰石を加えますが、この石灰石の役割は何なのでしょうか？
参考書により記述がまちまちです。
どの参考書も
CaCO3→CaO+CO2までは載っていますが、その後、
CO2+C→2COだけが載っていたり、
CaO+SiO2→CaSiO3だけが載っていたりします。
結局、言葉足らずなだけで、どの参考書も正しいという事なんでしょうか？

また、CaO+SiO2→CaSiO3の反応もよく分かりません。
反応式にいきなり出てくるSiO2というのは、鉄鉱石中の不純物ということですか？

教えて頂ければ有難いです、宜しくお願いします。

回答No.2

muramiyagi · ベストアンサー

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。

お礼

CaCO3の主目的はSiO2など諸々の不純物の除去にあるんですね。よく分かりました。ありがとうございました。

回答No.1

3612masa

ただの、一般人です。

燃料としてコークスの使用→不純物（リン、硫黄）の混入→石灰石を融材として使用→不純物の除去だと思います。

下記URLの「３．高炉法」→（４）高炉鉄の問題点
（化学式の記載もあり）

http://fnorio.com/0056history_of_iron_manufacture1/history_of_iron_manufacture1.htm

お礼

URLとても参考になりました。ありがとうございました。