Восстановление фосфора

Фосфор в шихтовых материалах находится в виде соединений (СаО)₃^.Р₂О₅ и (FeО)₃^.Р₂О₅. Термодинамические расчеты показывают, что эти соединения обладают достаточно высокой химической прочностью и при температурах, достигаемых в доменной печи, фосфор из этих соединений не должен восстанавливаться даже прямым путем:

Са₃ (РО₄)₂ + 5С = ЗСаО + 2Р + 5CO - 26,7 МДж/кг Р, (22)

Однако в действительности фосфор в доменной печи воcстанавливается полностью, что обусловлено воздействием двух основных факторов: наличием восстановленного железа и достаточно высоким (по сравнению с количеством фосфора) содержанием SiO₂ в шлаке. Восстанавливающийся фосфор растворяется в чугуне, а образующийся по реакции (22) оксид кальция взаимодействует с SiO₂ шлака. Оба эти процесса исключают накопление продуктов реакции в зоне ее протекания, вследствие чего реакция восстановления фосфора в доменной печи практически необратима. Фосфор, восстановленный в твердой фазе, в виде пара переходит в газ, и основное его количество в верхних горизонтах печи адсорбируется металлическим железом или FeO и вновь возвращается в высокотемпературную зону.

Таким образом, условия доменной плавки не позволяют удалить фосфор: весь фосфор, содержащийся в шихте, восстанавливается и полностью переходит в чугун. Единственным способом получения малофосфористых чугунов является использование чистых по фосфору шихтовых материалов.