Tlenek wapnia jest materiałem niezbędnym do produkcji stali

W hutnictwie żelaza i stali tlenek wapnia służy głównie jako środek tworzący żużel. Jego podstawową funkcją jest usuwanie zanieczyszczeń z rudy żelaza oraz poprawa czystości i jakości stali.

1. Usuwanie skały płonnej (złożonej głównie z SiO₂)

Oprócz żelaza ruda żelaza zawiera dużą ilość zanieczyszczeń niemetalicznych, takich jak dwutlenek krzemu, zwanych skałą płonną.

W wysokich temperaturach tlenek wapnia reaguje z dwutlenkiem krzemu w skałach płonnych, tworząc krzemian wapnia (CaSiO₃), który ma stosunkowo niską temperaturę topnienia.

Krzemian wapnia ma znacznie niższą gęstość niż roztopione żelazo, dlatego unosi się na powierzchni roztopionego żelaza, tworząc „żużel”. Na koniec żużel oddziela się, uzyskując w ten sposób oddzielenie żelaza od zanieczyszczeń.

Równanie reakcji chemicznej wygląda następująco: CaO + SiO₂ → CaSiO₃ (w warunkach wysokiej temperatury).

2. Regulacja zasadowości żużla w celu optymalizacji środowiska wytapiania

„Zasadowość” żużla (stosunek tlenków zasadowych do tlenków kwasowych) jest kluczowym parametrem w wytopie żelaza i stali, który bezpośrednio wpływa na wydajność wytapiania i jakość stali.

Tlenek wapnia jest silnym tlenkiem zasadowym. Dodany może zwiększyć zasadowość żużla i zneutralizować nadmiar substancji kwaśnych w piecu.

Odpowiednia zasadowość może zwiększyć zdolność żużla do odsiarczania i odfosforowania. Jednocześnie zapobiega erozji wykładziny pieca stalowniczego przez kwaśny żużel, przedłużając w ten sposób żywotność korpusu pieca.

3. Pomoc w odsiarczaniu i odfosforowaniu w celu poprawy jakości stali

Siarka i fosfor są szkodliwymi pierwiastkami w stali. Mogą powodować wady stali, takie jak „krótkość na gorąco” i „krótkość na zimno”, dlatego należy je usunąć podczas wytapiania.

Odsiarczanie: Tlenek wapnia może reagować z siarczkiem żelazawym w roztopionym żelazie, tworząc siarczek wapnia (CaS). Siarczek wapnia rozpuszcza się w żużlu i jest odprowadzany, zmniejszając zawartość siarki w stali.

Odfosforowanie: W zasadowym środowisku żużla tlenek wapnia może łączyć się z tlenkami fosforu, tworząc stabilny fosforan wapnia (Ca₃(PO₄)₂). Podobnie oddziela się go wraz z żużlem, dokonując odfosforowania stali.