4.X.2004
Fe - Żelazo - Temperatura topnienia - 1593°C. Występuje najczęściej jako tlenki żelaza - rudy (rdza). Srebrno szary kolor. Uzyskiwanie żelaza z rudy to metalurgia.
Metalurgia - z rudy uzyskujemy surówkę. Odbywa się to w wielkim piecu. Potrzebne są: ruda, koks (paliwo do uzyskania wysokiej temperatury) i topniki.
4 podstawowe rodzaje żelaza:
Magnetyt - zawiera Fe w postaci tlenku żelazowego Fe3O4 (45 - 70% czystego Fe). Ruda ta posiada własności magnetyczne.
Hematyt - tlenek żelazowy Fe2O3 (50 - 60%). Czerwonawy, brunatno czerwony, rzadko stalowy. Występowanie: Rosja, USA, Hiszpania.
Limonit - uwodniony tlenek żelazowy Fe2O3 · 3H2O (25 - 50%). Żółty, brunatny do szarego. Posiada duże ilości siarki (S) i fosforu (P). Występuje często.
Syderyt - żelazo w postaci węglany FeCO3 (30 - 40%). Żółty lub szary. Występuje licznie.
Przygotowanie rudy:
Sortowanie - oddzielenie skał
Rozdrabnianie - za pomocą kruszarek
Powtórne sortowanie
Prażenie - usunięcie wilgoci (usuwa nawet wodę chemicznie związana z rudą)
Granulowanie pyłu i miału
Koks - robiony w piecach koksowniczych z węgla (C).
Topniki - reagują ze skałą i zamieniają w metal łatwo topliwy i oddzielony od żelaza, czyli żużel. Topnik - CaCO3
Ładowanie - ruda → koks → topnik → itd.
Gardziel
Szyb
Przestroi
Spadek
Gar
Wielki piec - z ogniotrwałej cegły oblany żelaznym płaszczem.
Tlen - ogrzany w nagrzewnicach do ok. 750°C tłoczony jest od dołu dyszami.
Gaz wielkopiecowy - oczyszczany z cięższych cząsteczek spalany jest w nagrzewnicach do ogrzewania powietrza (jest ich zawsze parzysta liczba).
Proces wielkopiecowy - ruda, koks, topniki opadając są ogrzewane przez gorące (ok. 750°C) powietrze. Opadając następuje redukcja rudy za pomocą tlenku CO.
3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2
FeO + CO Fe + CO2
Reakcje te zachodzą w temperaturze od ok. 1000°C do ok. 1300°C.
Czasami pozostaje:
FeO + C Fe +CO
Żelazo łączy się z węglem i powstaje węglik żelaza (Fe3C) czyli surówka:
3Fe + 2CO Fe3C +CO2
3Fe + C Fe3C