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