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 ó 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO ó 3FeO + CO2
FeO + CO ó Fe + CO2
Reakcje te zachodzą w temperaturze od ok. 1000°C do ok. 1300°C.
Czasami pozostaje:
FeO + C ó Fe +CO
Żelazo łączy się z węglem i powstaje węglik żelaza (Fe3C) czyli surówka:
3Fe + 2CO ó Fe3C +CO2
3Fe + C ó Fe3C
Puchaczo_o