低硫煤炭在被炼成焦炭之后 , 是一种重要的冶炼原料 。煤炭在炼焦炉的烘箱中被隔绝氧气加热到1000℃以上 , 其中大部分硫、磷和煤焦油等有机挥发性物质被去除 , 剩下多孔海绵状的碳和灰分 , 这就是焦炭 。
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焦炭是炼铁的重要原料
焦炭大多被用来炼铁 , 其中的碳被用来还原铁矿石中的氧 , 使铁元素被还原出来成为生铁:
2 Fe?O? + 3 C → 4 Fe + 3 CO?
事实上这个反应过程只是个简易的化学式 , 事实上在炼铁的过程中主要参与的是一氧化碳 , 当预热的空气被鼓风机吹入高炉时 , 其中的氧气会与焦炭生成一氧化碳 , 再由一氧化碳还原铁矿石:
2 C + O? → 2 CO
3 Fe?O? + CO → 2 Fe?O? + CO?
Fe?O? + CO → 3 FeO + CO?
FeO + CO → Fe + CO?
由于炉内有高温的焦炭 , 炼铁过程中产生的大量二氧化碳还可以被碳还原为一氧化碳 , 重新参与到与铁矿石的还原反应中 , 这种循环使得高炉的二氧化碳总排放量得以大幅度降低:
C + CO? → 2 CO
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炼铁高炉出铁
生铁中的碳含量高达4~5% , 它非常脆 , 需要使用其它办法将其中多余的碳去除 。但在炼钢的过程中 , 人们经常需要往里边添加石墨来调整其中的碳含量 , 以得到不同的碳素钢 。碳钢是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金 , 在这个范围内 , 碳含量越高 , 钢的硬度越高 。
煤炭不仅可以用于燃料、发电和金属冶炼 , 随着科学技术的发展 , 煤炭还可以通过液化和气化生产出更多的化工产品 , 用于国民经济的各个方面 , 强化我们的经济 , 丰富民众的生活 。
总结煤炭与钻石的主要成分都是碳 , 由于它们产生的条件不同 , 它们在地球的储量差异巨大 。
煤炭广泛存在于地壳浅层 , 有些巨型煤矿甚至是露天的 , 开采它们非常方便;但钻石产自数百公里深处的地幔 , 只是由于火山运动才有少量被带到地表 , 因此钻石的开采数量极少 。
品相好的钻石是珠宝商的宠儿 , 它们被加工之后以高价出售;与钻石相比煤炭是廉价的 。
煤炭广泛应用于我们的生产和生活 , 人类文明的发展进步与煤炭的开采及利用是分不开的 , 从社会发展的角度看 , 煤炭比钻石有更大的价值 。
同时我们也要看到 , 对煤炭的使用使大量的碳回到大气中 , 急剧增加的二氧化碳不仅改变了地球的环境 , 还给万物生存造成了威胁 , 这是我们需要面对和解决的问题 。
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地球的碳循环
【生铁的化学式几价 生铁的化学式 生锈的生铁的化学式】读完了这篇文章 , 你认为煤炭和钻石 , 哪一个更有价值呢?欢迎在评论区留言 。谢谢!
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