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 następuje oddzielenie żużla, co pozwala na 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 takie jak „krótkość na gorąco” i „krótkość na zimno” stali, 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.