Proces dobivanja željeza započinje fazom taljenja lijevanog željeza koje sadrži značajnu količinu ugljika (koji u lijevano željezo ulazi iz koksa ili drveni ugljen koristi se za taljenje rude). Lijevano željezo je vrlo tvrdo, ali je krto. Ugljik se može potpuno ukloniti iz lijevanog željeza. Dobiveno kovano željezo je savitljiv, ali relativno mekan materijal. Određena količina ugljika se ponovno unosi u njega i rezultat je čelik koji ima dovoljnu žilavost, au isto vrijeme i dovoljnu tvrdoću.
Izračunajte količinu električne energije potrebne za taljenje 1 tone lijevanog željeza u električnoj peći, ako pretpostavimo a) da se reakcija redukcije željeza u peći odvija prema sljedećem dijagramu:
svi metalurški procesi mogu se podijeliti na primarne i sekundarne. Pod primarnim procesima podrazumijeva se izdvajanje metala iz različitih prirodnih ili umjetnih sirovina (postupak u visokim pećima, izravno izdvajanje željeza, taljenje željeza
Tijekom svih procesa taljenja, tekući čelik sadrži malu količinu otopljenog kisika (do 0,1%). Tijekom kristalizacije čelika, kisik reagira s otopljenim ugljikom u ugljikov monoksid (C). Ovaj plin (kao i neki drugi plinovi otopljeni u tekućem čeliku) oslobađa se iz čelika u obliku mjehurića. Osim toga, oksidi željeza i metalne nečistoće oslobađaju se duž granica zrna čelika. Sve to dovodi do pogoršanja mehanička svojstva postati.
Mangan se vadi u obliku feromangana, koji sadrži 85-88% mangana, do 7% ugljika, ostatak je željezo. Feromangan se tali iz mješavine mangana i željezne rude koristeći ugljen kao redukcijsko sredstvo. Jednadžba reakcije za redukciju MnOz
Tijekom oksidacije ugljika i nečistoća dio metalnog željeza oksidira se u FeO oksid (metalni otpad). Da bi se smanjili gubici metala, on se regenerira, odnosno reducira u željezo. Sukladno tome, u procesu taljenja čelika razlikuju se dva uzastopna razdoblja - oksidacijsko i redukcijsko, što se može prikazati dijagramom
B. Razdoblje oporavka taljenja tijekom taljenja čelika u konvertoru kisika prostorno je odvojeno od razdoblja oksidacije i nastupa nakon što se čelik oslobodi iz konvertora u loncu. Istodobno s redukcijom željeznog oksida FeO u redukciji
Tehnološki proces prerade željezne rude, ugljena, vapnenca i ugljikovodičnih goriva u konačni proizvod može se podijeliti u 3-4 glavne faze, koje se provode odvojeno kako bi se dobilo specifičan proizvod, u sljedećoj fazi prerađen u novu vrstu proizvoda. U jednoj procesnoj jedinici mogu se odvijati različite faze procesa. Ovo ne samo da će uštedjeti energiju i troškove transporta, već će i pojednostaviti tehnološki proces. Glavne tehnološke faze u proizvodnji lijevanog željeza i čelika su sljedeće: priprema sirovina (koksiranje ugljena, prženje vapnenca, proizvodnja sinter željezne rude i peleta) proizvodnja lijevanog željeza (taljenje uzdužnim taljenjem, proizvodnja spužvastog lijevanog željeza). izravnom redukcijom željeza) čelik (u otvorenim i elektrolučnim pećima, Bessemerovim i baznim kisikovim pretvaračima) valjani proizvodi (kontinuirano lijevanje gredica, valjanje dugog čelika, proizvodnja cijevi, otkivaka).
Prvi korišteni metali vjerojatno su bili zlato i srebro, budući da su se u prirodi mogli pronaći u slobodnom stanju. Uglavnom su se koristili u ukrasni predmeti. Bakar se počeo koristiti oko 8000 godina prije Krista za izradu alata, oružja, kuhinjskog pribora i nakita. Oko 3800. godine prije Krista izumljena je bronca – legura bakra i kositra. Kao rezultat toga, čovječanstvo je prešlo iz kamenog u brončano doba. Tada je pronađen način taljenja željeza i počelo je željezno doba. Kako su ljudi skupljali svoje kemijsko iskustvo, širio se raspon korisnih materijala koje je čovjek naučio dobiti obradom najrazličitijih ruda.
Pirometalurške metode taljenja bakra nisu preporučljive za preradu niskokvalitetnih ruda koje se ne mogu obogatiti. Ova kategorija uključuje oksidirane rude, niže i više, kao i odlagališta niskokvalitetnih sulfidnih ruda i jalovinu od prerade. Za ovu sirovinu koriste se metode ispiranja bakra iz rude i ekstrakcije iz otopina taloženjem željeza ili elektrolizom s netopivim anodama.
Najčešća ruda iz koje se dobiva krom je kromova željezna ruda PeCgaO. Izračunajte sadržaj (u postotcima) nečistoća u rudi ako se zna da je od 1 tone rude taljenjem dobiveno 240 kg ferokroma (legura željeza i kroma) sa 65% kroma.
Koliki je relativni težinski sadržaj željeza u ovoj rudi (u postocima) Koliko će ugljika biti potrebno za taljenje željeza iz
Složena uporaba polimetalnih sulfidnih ruda proizvodi razne obojene metale, sumpornu kiselinu i željezni oksid za taljenje lijevanog željeza. Primjeri integrirane uporabe prirodni materijali, koje su mješavine organska tvar, može poslužiti kao koksiranje ugljena sa svojim pratećim kemijska proizvodnja, prerada nafte, škriljevca, treseta i drva. Iz svake vrste goriva dobivaju se stotine proizvoda. Ranije, kod koksiranja ugljena, jedini proizvod procesa bio je koks, plin se spaljivao u pećima, a katran se odbacivao. Trenutno se iz plina iz koksne peći izdvajaju benzenski ugljikovodici, amonijak, sumporovodik i druge vrijedne tvari.
Taljenje stakla. Staklo može biti prozirno ili prozirno, bezbojno ili u boji. Proizvod je visokotemperaturnog pretapanja mješavine silicija (kvarc ili pijesak), sode i vapnenca. Za dobivanje specifičnih ili neobičnih optičkih i dr fizička svojstva drugi materijali (aluminij, potaša, natrijev borat, olovni silikat ili barijev karbonat) koriste se kao dodatak talini ili zamjena za dio sode i vapnenca u šarži. Obojene taline nastaju kao rezultat dodavanja oksida željeza ili kroma (žuto ili zeleno), kadmijeva sulfida (narančasto), oksida kobalta (plavo), mangana (ljubičasto) i nikla (ljubičasto). Temperature do kojih se ti sastojci moraju zagrijati prelaze 1500 °C. Staklo nema određeno talište i omekšava u tekuće stanje na temperaturi od 1350-1600 °C. Potrošnja energije čak iu dobro projektiranim pećima iznosi približno 4187 kJ/kg proizvedenog stakla. Potrebna temperatura plamena (1800-1950 °C) postiže se izgaranjem plina pomiješanog sa zrakom zagrijanim na 1000 °C u regenerativnom izmjenjivaču topline koji je izgrađen od vatrostalne opeke i zagrijava se otpadnim produktima izgaranja. Plin se upuhuje u struju vrućeg zraka kroz bočne stijenke gornje glave regeneratora, koja je glavna komora za izgaranje, a proizvodi izgaranja, predajući toplinu talini stakla, napuštaju peć i odlaze u regenerator. smješten nasuprot. Kada se temperatura zraka za grijanje koji se dovodi do izgaranja značajno smanji, tokovi zraka i produkata izgaranja se preokreću i plin počinje teći u struju zraka zagrijanu u regeneratoru koji se nalazi nasuprot.
Koronske elektrode u vertikalnim elektrofilterima su tanke okrugle žice, žice s malim šiljcima ili žice kvadratnog ili zvjezdastog presjeka. Budući da su koronske elektrode često duže od 6 m, okrugla žica, iako je dovoljno tanka da osigura stabilnu koronu, možda neće biti dovoljno jaka, posebno jer je podložna vibracijama tijekom trešenja. U tom smislu koristi se žica većeg promjera kvadratnog ili zvjezdastog presjeka, oštrih rubova, koji osiguravaju formiranje stabilne krune. U nekim elektrostatskim filterima prednost se daje elektrodama od bodljikave žice, a nedavno se koriste za taloženje maglice željeznog oksida pri topljenju čelika s kisikom.
Princip korištenja industrijskog otpada (integrirano korištenje sirovina, bezotpadna tehnologija). Pretvaranje otpada u proizvodne nusproizvode omogućuje bolje iskorištavanje sirovina, što zauzvrat smanjuje troškove proizvoda i sprječava onečišćenje. okoliš. Na primjer, složenom preradom proizvode se obojeni metali, sumpor, sumporne kiseline i željezov (III) oksid za taljenje željeza. Integrirano korištenje sirovina služi kao osnova za udruživanje poduzeća. Istodobno se pojavljuju nove industrije koje prerađuju otpad iz glavnog poduzeća, što daje visoku vrijednost ekonomski učinak i bitan je element kemijizacije nacionalne ekonomije.
Metali se mogu ekstrahirati iz njihovih ruda izravno elektrolitičkom ili kemijskom redukcijom. Elektrolitička redukcija, o kojoj je već bilo govora u Odjeljku. 19.6, koristi se u industrijskim razmjerima za dobivanje najaktivnijih metala natrija, magnezija i aluminija. Manje reaktivni metali - bakar, željezo i cink - proizvode se u industrijskim razmjerima kemijskom redukcijom, pri čemu se većina manje reaktivnih metala dobiva redukcijom taline na visokoj temperaturi. Stoga se takvi procesi nazivaju taljenjem.
Ugljični dioksid nastaje redukcijom željeznog oksida [jednadžba (22.20)] i također razgradnjom vapnenca. Ali vapnenac ne igra samo ulogu dobavljača ugljičnog dioksida u topljenju željeza. Oporabljena ruda obično sadrži
Prilikom taljenja željeza, troska pluta na površini rastaljenog metala, štiteći ga od oksidacije ulaznim zrakom. Nastalo željezo i troska povremeno se uklanjaju iz peći. Željezo proizvedeno u visokoj peći naziva se lijevano željezo i sadrži do 5% ugljika i do 2% ostalih nečistoća - silicija, fosfora i sumpora.
Kada se lijevano željezo tali u visokoj peći, dolazi do raznih kemijskih procesa, posebice do redukcije željezovog (III) oksida ugljikovim (II) oksidom, što se može izraziti jednadžbom Fe203 + 3C0 = Fe-(-3C02).
Kemijske reakcije tijekom taljenja željeza i čelika odvijaju se prvenstveno u otopinama. Tekuće željezo i čelik su otopine raznih elemenata u željezu. U visokim pećima i pećima za taljenje čelika stupaju u interakciju s tekućom troskom - otopinom oksida.
Selen i telur nalaze se u tako rijetkim mineralima kao što su Cl33e, Pb5e, A25e, Cu2Te, PbTe, A2Te i AuTe, a također i kao nečistoće u sulfidnim rudama bakra, željeza, nikla i olova. S industrijskog gledišta, rude bakra su važni izvori ekstrakcije ovih elemenata. Tijekom procesa pečenja taljenja bakra, većina selena i telura ostaje u bakru. Tijekom elektrolitičkog pročišćavanja bakra, opisanog u Pogl. 19.6, nečistoće kao što su selen i telur, zajedno s plemenitim metalima zlatom i srebrom, nakupljaju se u takozvanom anodnom mulju. Kada se anodni mulj tretira koncentriranom sumpornom kiselinom na približno 400°C, selen se oksidira u selenijev dioksid, koji sublimira iz reakcijske smjese
U nekim slučajevima (na primjer, kod taljenja transformatorskog čelika) potrebno je postići vrlo nisku koncentraciju ugljika od 0,002-0,003%. Iz gornje jednadžbe jasno je da je u tu svrhu potrebno smanjiti pco korištenje vakuumskih peći u modernoj metalurgiji omogućuje taljenje željeza i čelika s minimalnim sadržajem ugljika.
Kod taljenja željeza iz magnetske željezne rude jedna od reakcija koja se odvija u visokoj peći izražava se jednadžbom Res04 + CO = 3ReO + Oj Koristeći podatke u tablici. 5 aplikacija, odredite toplinski učinak reakcije. U kojem će se smjeru pomaknuti ravnoteža te reakcije ako temperatura poraste?
Magnetska željezna ruda Oksid željezna ruda Sadržaj željeza 50-70%, sastoji se uglavnom od željeznog oksida (11, ill) RbzO, Sirovina za proizvodnju lijevanog željeza, dodatak u proizvodnji čelika (taljenje)
U-88. Od 1 tone kromne željezne rude Fe(CrO2)a nastala je pri taljenju 240 kg legure željeza i kroma - ferokroma, koja sadrži 65% kroma. Izračunajte postotak nečistoća u rudi.
Pri taljenju čelika s visokim sadržajem kroma tipa X18N10T na radna površina Vatrostalna obloga, formira se jedinstvena školjka s visokim udjelom AlA TiO (do 33%), željeznih oksida (do 57%) i kromovih oksida (do 33%), što dovodi do povećanja vijeka trajanja podstava.
Kao rezultat toga, u peći se formiraju dva sloja tekućine - svjetlija troska na vrhu, a talina koja se sastoji od FeS i U2S (mat) ispod. Troska se odvodi, a tekući kamenčić se ulijeva u pretvarač u koji se dodaje fluks i upuhuje zrak. Konvertor za taljenje bakra sličan je onom koji se koristi za proizvodnju čelika, samo se u njega dovodi zrak sa strane (kada se zrak dovodi odozdo, bakar se jako ohladi i stvrdne). U pretvaraču nastaje rastaljeni bakar, željezni sulfid prelazi u oksid koji se pretvara u trosku
Konačni sadržaj sumpora u kalciniranom koksu iz Arlanskog naftnog katrana isti je kao u koksu iz krekiranog ostatka Romashkin nafte, tj. manji od 1%. Preostali pokazatelji u osnovi su isti, s izuzetkom sadržaja vanadija (1,5 puta veći za koks Arlan), željeza i drugih metala. Povećani sadržaj vanadija u desulfuriziranom koksu objašnjava se njegovim visokim sadržajem u Arlanovoj nafti. Zbog toga se takav koks ne može koristiti u industriji aluminija. Pri taljenju aluminija vanadij se, kao i drugi metali, proizvodi iz koksa
U radu je opisan učinak mangana na sulfidno pucanje čelika. Mangan u količini od 1 do 167o uveden je tijekom taljenja armiranog željeza s 0,04% C, u čelik 20 i u čelik U8. Rezultati istraživanja prikazani su u tablici. 1.2, iz koje se vidi da legiranje čelika s manganom povećava njihovu osjetljivost na pucanje u okruženju koje sadrži sumporovodik, a negativni učinak mangana ovisi o sadržaju ugljika u čeliku. Dakle, negativni učinak mangana za armirano željezo, čelik 20 i čelik U8 počinje se pojavljivati pri njegovom sadržaju od 3 2 n 1%, redom. Autori povezuju negativan učinak mangana na pucanje čelika s pojavom
U metalurgiji veliki značaj ima slitinu željeza i silicija – ferosilicij. Koristi se za deoksidaciju mnogih vrsta čelika i za proizvodnju ferolegura silicij-ugljik. Ferosilicij sa sadržajem od 9-17% 51 tali se u visokim pećima od kvarca, željezne opiljke i koksa. Ferosilicij s visokim udjelom silicija obećavajući je materijal za izradu dijelova za kemijsku opremu zbog svoje izuzetne otpornosti na kiseline. Naširoko se koristi kao redukcijsko sredstvo u topljenju silikomangana, ferotvolframa i feromolibdena. Dodavanje silicija čeliku u obliku ferosilicija tijekom njegovog taljenja daje mu elastičnost i povećava otpornost na koroziju.
Neke značajke tipičnog procesa taljenja mogu se ilustrirati primjerom redukcije željeza. Kontinuirano taljenje željeza provodi se u posebnom reaktoru zvanom visoka peć, čiji je shematski prikaz prikazan na sl. 22.16. Mješavina koksa, vapnenca i drobljene rude, koja obično sadrži FejOs, učitava se na vrh visoke peći. (Koks je kruti ostatak dobiven tijekom koksiranja prirodna goriva, uglavnom ugljen, kako bi se iz njih uklonile hlapljive komponente.) Zagrijani zrak, ponekad obogaćen kisikom, pumpa se u peć odozdo. Za dobivanje 1 tone željeza potrebno je približno 2 tone rude, 1 tona koksa i 0,3 tone vapnenca. Jedna visoka peć može proizvesti do 2000 tona željeza dnevno. Zrak koji se upumpava u peć reagira s ugljikom i stvara CO. Pri tome se oslobađa tolika količina topline da se u donjem dijelu peći razvija temperatura od oko 1500°C. Redukcija metalnog željeza može se opisati reakcijama
Koliko se tona magnetske željezne rude, koja se sastoji od 90% FegOi, može proizvesti taljenjem 2 tone sirovog željeza s 93% udjela željeza, ako je prinos proizvoda 92%
Uvođenje silicija u čelik i lijev popraćeno je stvaranjem silicida željeza (ferosilicij FeSi). Lijevano željezo koje sadrži 15-17% silicija je otporno na kiseline. Ferosilicij se dodaje čeliku kada se tali kako bi se uklonio kisik koji sadrži.
MATE je međuproizvod pri taljenju nekih obojenih metala (Cu, N1, Pv i dr.) iz njihovih tekućih ruda. Sh. - legura željeznog sulfida sa sulfidima dobivenih metala (na primjer, Cu, 8).
Fenomen snižavanja tališta otopina važan je kako u prirodi tako iu tehnici. Na primjer, taljenje lijevanog željeza iz željezne rude uvelike je olakšano činjenicom da se talište željeza snižava za približno 400 ° C zbog činjenice da su u njemu otopljeni ugljik i drugi elementi otapala. Isto vrijedi i za vatrostalne okside koji čine otpadnu stijenu, a koji zajedno s topilima (CaO) tvore otopinu (šljaku) koja se tali na relativno niskoj temperaturi. To omogućuje provođenje kontinuiranog šaržnog procesa u visokim pećima, oslobađajući tekuće željezo i trosku iz njih. ]
Dio 1. Zašto je sve ovo potrebno?
Ako govorimo o stvaranju replike povijesnog artefakta (na primjer, noža ili sjekire iz 10. stoljeća), majstor se suočava s najmanje 3 zadatka:
1. Ponovite izgled. Drugim riječima, kreirajte masivno-dimenzionalni model. Primjer replike sjekire s groblja Jakštaicai, Litva. Sjekira je izrađena u skladu s dimenzijama originala.
Po izgled srednjovjekovno oružje proučavali su poznati autori kao što su Edward Oakeshott, Jan Petersen, Anatoly Kirpichnikov.
2. Struktura kovanog proizvoda. Većina srednjovjekovnih artefakata bila je izrađena, modernim rječnikom rečeno, od najmanje dvije različite vrste čelika. Ovdje govorimo o tehnologiji kovačkog zavarivanja, tehnologiji proizvodnje Damask čelika. Zbog skupoće ugljični čelik U srednjem vijeku tehnologija je bila široko korištena kada je samo radni dio proizvoda (na primjer, u nožu, ova oštrica) bio čelik, a sve ostalo je bilo od željeza ili čelika niske kvalitete.
O ovoj se temi detaljnije govori u praksi na primjeru . Struktura srednjovjekovnih kovanih proizvoda može se prosuditi iz knjiga poput "Damaščanski čelik u zemljama sliva Baltičkog mora" Anteina A.K. i “Kovački zanat Polocke zemlje. IX–XIII stoljeća.” Gurin, M.F.
3. Zapravo metal.Čelik 10. stoljeća i čelik 21. stoljeća dvije su bitno različite metode dobivanja materijala. Kao rezultat toga, svojstva ovih materijala se razlikuju. Vjerojatno je zbog ovih razlika ovaj smjer postao široko rasprostranjen kovački zanat poput damaščanskog čelika. Sjekira od sirovog željeza.
Glavni način dobivanja željeza u srednjem vijeku bilo je taljenje močvarne rude u pećima za sir. Suština procesa puhanja sira je da se zrak za izgaranje goriva dovodi nezagrijan, pri atmosferskim parametrima.
Dizajn srednjovjekovnih peći opisan je u knjizi Borisa Kolčina "Crna metalurgija i obrada metala u staroj Rusiji".
Dio 2. Sirovine i priprema za taljenje.
Močvarna ruda je smeđa željezna ruda, ili limonit. Glavna stvar od koje se sastoji je Fe2O3. Ovako to izgleda u prirodi.
Ruda se reducira u čisti metal pomoću drvenog ugljena. Prije taljenja, ruda se obogaćuje pranjem kako bi se uklonio višak stijene.
Izveo sam prvo taljenje rude u grafitno-šamotnom tiglu u komori plinske peći. Od 400 grama rude dobiveno je 160 grama željeza. Ingot je porozan, pore su čiste bez nemetalnih inkluzija.
Napravljena je spektralna analiza ovog ingota na legirajuće elemente i nečistoće.
Analiza je pokazala udio ugljika od 0,14%. Ugljik je vjerojatno ušao u željezo iz drvenog ugljena kao rezultat procesa površinske cementacije. Vjerojatno je dugotrajno izlaganje željeznog ingota visokim temperaturama osiguralo dobru difuziju ugljika, a time i njegovu ravnomjernu raspodjelu po cijelom volumenu uzorka. Tako možemo govoriti o dobivanju niskougljičnog čelika. Visok sadržaj fosfora i sumpora (1,49% odnosno 0,075%) značajno smanjuje kvalitetu metala kako s gledišta obrade kovanja tako i s gledišta rada budućih proizvoda. Da bi se smanjio sadržaj sumpora i fosfora u sastavu šarže (Šarža je mješavina materijala koji se ubacuje u peć za taljenje radi dobivanja metala određenog sastava), treba dodati kalcijev oksid CaO (živo vapno). Na primjer, dodajte kredu CaCO3. Na visokim temperaturama (1000-1100 °C), kreda unutar kovačnice će postati živo vapno.
Dio 3. Taljenje rude u autentičnim pećima za sir.
22. i 23. srpnja 2017. u muzejskom kompleksu Dudutki održano je topljenje rude u pećima za sir na festivalu slave bjeloruskog oružja „Naš Grunwald-2017“. Svrha ovog eksperimenta je dobiti praktične odgovore na sljedeća pitanja:
1. Materijali i konstrukcija sirnih peći.
2. Način dovoda zraka za izgaranje goriva. Načini puhanja.
3. Sastav naboja.
4. Stvaranje troske i njegov utjecaj na proces taljenja.
5. Dobivanje čistog metala.
6. Proizvodnja metala najbolja kvaliteta nego pri prvom taljenju u loncu.
Gledajući unaprijed, mogu reći da su svi postavljeni zadaci riješeni. Izrađene su 2 sirne peći od različitih materijala, različiti dizajni i veličina. Jedna od dviju kovačnica bila je izrađena od domaćih sirovina, a zrak je dovođen dvokomornim mijehom.
Izgradnja kovačnica, njihovo sušenje, zagrijavanje i potom topljenje vrlo je naporan zadatak. Cijeli proces je trajao 2 dana, radilo se od ranog jutra do kasno u noć, s obzirom na to da mi je pomogao cijeli tim asistenata. Eksperiment je bio uspješan - dobiveni metal je otprilike 7 puta čišći u pogledu štetnih nečistoća u usporedbi s taljenjem u loncu. Međutim, nije ostalo mnogo metala. Glavni volumen su male metalne kuglice u komadima troske.
Vjerojatno, ako stvorite višu temperaturu u kovačnici i povećate vrijeme topljenja, tada će se te kuglice zavariti zajedno i formirati kritsu pogodnu za kovanje. Spektralnom analizom nije utvrđen sadržaj ugljika, vjerojatno zbog njegove neravnomjerne raspodjele u ingotu. Vjerojatno i to neizravno ukazuje na potrebu povećanja vremena taljenja. Eksperiment je pokazao da su glavni parametri općenito ispravno odabrani, što znači da će njihova optimizacija dovesti do poboljšanja rezultata. O tome ću pisati kasnije, kako se događaji budu razvijali.
U prirodi se željezo javlja samo u obliku rude, odnosno s primjesom minerala. Još u davna vremena ljudi su naučili izvlačiti metal iz rude taljenjem u posebnim visokim pećima na vrlo visokim temperaturama. Tekući metal se ulijeva u kalupe i hladi. Tako se dobivaju lijevano željezo za ograde, ograde, kade, radijatore, pa čak i tave. Ali lijevano željezo je krhko, može puknuti od jakog udarca.
Željezo
Prije 150 godina izumljena je otvoreno ložište, gdje se lijevano željezo ponovno topi, obogaćuje posebnim dodacima i dobiva čelik - metal čvršći od lijevanog željeza, a ujedno i elastičniji. Od njega se izrađuju mnoge različite stvari.
hrđati
Ako je željezni predmet stalno u kontaktu s vodom ili vlažnim zrakom, hrđa će ga nagrizati. Znanstvenici su otkrili kako topiti ne hrđajući Čelik tako da se s vremenom ne pokvari i uvijek blista. Na primjer, lonci i pribor za jelo izrađeni su od nehrđajućeg čelika.
Zanimljiva činjenica: Da željezni predmeti ne bi hrđali, premazuju se lakom ili posebnom crvenom bojom - crvenim olovom, a da bi se spriječilo hrđanje kade od lijevanog željeza, premazuju se emajlom, a proizvodi od čelika (na primjer, karoserija) drugim metal - cink.
Zlato je također metal, poput željeza. Ali, za razliku od željeza, ne miješa se s mineralima, već leži u planinama ili u riječnim koritima u malim komadima. Takvi komadi čistog zlata nazivaju se grumeni.
Od igle do ravnine
Nemoguće je nabrojati koliko je različitih stvari napravljeno od željeza: od najmanjih do najvećih. Lijevano željezo i čelik koriste se za proizvodnju automobila i autobusa, nosača prometne signalizacije, prometnih znakova, vrata, tramvajskih tračnica, vlakova, brodova i motora zrakoplova. Željezo je dio armiranog betona, od kojeg se grade mostovi i neboderi.
Kako se vadi željezo?
Željezo je najvažnije kemijski element u periodnom sustavu; metal koji se koristi u raznim industrijama. Vadi se iz željezne rude, koja leži u utrobi zemlje.
Kako se željezo vadi: metode
Postoji nekoliko načina iskopavanja željezne rude. Odabir jedne ili druge metode ovisit će o lokaciji ležišta, dubini rude i nekim drugim čimbenicima.
Željezo se vadi otvorenom i zatvorenom metodom:
- Prilikom odabira prve metode potrebno je osigurati isporuku svih potrebna oprema izravno na sam depozit. Ovdje će se uz njegovu pomoć izgraditi kamenolom. Ovisno o širini rude, kamenolom može biti različitih promjera i dubok do 500 metara. Ova metoda vađenja željezne rude prikladna je ako se mineral nalazi plitko.
- Zatvoreni način iskopavanja željezne rude još uvijek je češći. Pri tome se kopaju duboki bunari-okna dubine do 1000 m, a uz njih se kopaju ogranci (hodnici) - nanosi. U njih se spušta posebna oprema, kroz koju se ruda uklanja iz zemlje i podiže na površinu. U usporedbi s otvorenom metodom, zatvorena metoda eksploatacije željezne rude puno je opasnija i skuplja.
Nakon što se ruda izvadi iz utrobe zemlje, utovaruje se na posebne strojeve za dizanje, koji rudu dostavljaju u pogone za preradu.
Prerada željezne rude
Željezna ruda je stijena koja sadrži željezo. Da bi se željezo dalje koristilo u industriji, potrebno ga je vaditi iz stijene. Da bi se to postiglo, željezo se topi iz kamenih komada stijene, a to se radi na vrlo visokim temperaturama (do 1400-1500 stupnjeva).
Obično se iskopana stijena sastoji od željeza, ugljena i nečistoća. Ubacuje se u visoke peći i zagrijava, a sam ugljen održava visoku temperaturu, a željezo dobiva tekuću konzistenciju, nakon čega se ulijeva u raznih oblika. U tom slučaju troska se odvaja, ali samo željezo ostaje čisto.
Željezne rude- prirodne mineralne tvorevine koje sadrže željezo i njegove spojeve u takvom volumenu kada industrijsko vađenježeljezo iz ovih formacija je preporučljivo. Unatoč činjenici da je željezo uključeno u većim ili manjim količinama u sve stijene, naziv željezne rude odnosi se samo na takve akumulacije željeznih spojeva iz kojih se može dobiti metalno željezo uz ekonomsku korist.
Željezne rude su posebne mineralne tvorevine koje sadrže željezo i njegove spojeve. Određena vrsta rude smatra se željezom ako je udio tog elementa sadržan u takvom volumenu da je njezina industrijska ekstrakcija ekonomski isplativa.
Tri su glavne vrste proizvoda željezne rude koji se koriste u crnoj metalurgiji:
— odvojena željezna rudača (nizak sadržaj željeza);
— sinter ruda (prosječni sadržaj željeza);
— pelete (neobrađena masa koja sadrži željezo)
Ležišta željezne rude smatraju se bogatima ako je udio željeza u njima veći od 57%. Niskokvalitetne željezne rude mogu sadržavati najmanje 26% željeza. Znanstvenici prepoznaju dva glavna morfološka tipa željezne rude; linearni i ravni. 
Linearna ležišta željezne rude su klinasta rudna tijela u zonama rasjeda, zavoja u procesu metamorfoze. Ovu vrstu željezne rude karakterizira posebno visok sadržaj željeza (54-69%) uz nizak sadržaj sumpora i fosfora.
Pločaste naslage mogu se pronaći na vrhu slojeva željeznog kvarcita. Pripadaju tipičnim korama trošenja.
Visokokvalitetne željezne rude uglavnom se šalju na taljenje u otvorenom ložištu i konverterskoj proizvodnji ili za izravnu redukciju željeza.
Glavni industrijski tipovi ležišta željezne rude:
- — slojeviti sedimentni depoziti;
- — kompleksna ležišta titanomagnetita;
- — ležišta željeznih kvarcita i bogatih ruda;
- — skarn ležišta željezne rude;
Manji industrijski tipovi ležišta željezne rude:
- — ležišta siderita željezne rude;
- — slojevita lateritna ležišta željezne rude;
- — kompleksna ležišta karbopatita apatit-magnetita;
Svjetske rezerve dokazanih nalazišta željezne rude iznose 160 milijardi tona, a sadrže oko 80 milijardi tona čistog željeza. Najveća nalazišta željezne rude nalaze se u Ukrajini, a najveće rezerve čistog željeza nalaze se u Rusiji i Brazilu.
Opseg globalne proizvodnje željezne rude raste svake godine. Više od 2,4 milijarde tona željezne rude iskopano je 2010. godine, a Kina, Australija i Brazil čine dvije trećine proizvodnje. Dodamo li im Rusiju i Indiju, njihov ukupni tržišni udio bit će veći od 80%.
Kako se kopa ruda
Pogledajmo nekoliko glavnih opcija za rudarenje željezne rude. U svakom konkretnom slučaju, izbor u korist jedne ili druge tehnologije donosi se uzimajući u obzir lokaciju mineralnih resursa, ekonomsku izvedivost korištenja jedne ili druge opreme itd.
U većini slučajeva ruda se vadi metodom kamenoloma. Odnosno, za organiziranje rudarenja prvo se iskopa duboki kamenolom, dubok otprilike 200-300 metara. Nakon toga se željezna rudača uklanja izravno s njegovog dna pomoću velikih strojeva. Koja se odmah nakon vađenja dizelskim lokomotivama prevozi u razne pogone, gdje se od nje proizvodi čelik. Danas mnogi velika poduzeća Oni kopaju rudu ako imaju svu potrebnu opremu za obavljanje takvog posla.
Kamenolom biste trebali kopati velikim bagerima, ali morate uzeti u obzir da vam taj proces može trajati dosta godina. Nakon što bageri iskopaju do prvog sloja željezne rudače, potrebno ju je predati stručnjacima na analizu kako bi točno utvrdili koliki postotak željeza sadrži. Ako je taj postotak najmanje 57, tada će odluka o eksploataciji rude na ovom području biti ekonomski isplativa. Takva ruda može se sigurno transportirati do pogona, jer će nakon obrade zasigurno proizvesti visokokvalitetni čelik.
No, to nije sve, čelik koji nastaje preradom željezne rude treba vrlo pažljivo provjeriti. Ako kakvoća iskopane rude ne zadovoljava europskim standardima, tada biste trebali razumjeti kako poboljšati kvalitetu proizvodnje.
Nedostatak metode otvorenog kopa je što omogućuje vađenje željezne rudače samo na relativno maloj dubini. Budući da često leži mnogo dublje - na udaljenosti od 600-900 m od površine zemlje - potrebno je graditi rudnike. Prvo se izrađuje rudarsko okno koje nalikuje vrlo dubokom bunaru sa sigurno ojačanim zidovima. Hodnici koji se nazivaju nanosi protežu se od debla u različitim smjerovima. Željezna rudača koja se nalazi u njima minira se, a zatim se njezini komadi posebnom opremom podižu na površinu. Ova metoda vađenja željezne rude je učinkovita, ali je u isto vrijeme povezana s ozbiljnim opasnostima i skupa je. 
Postoji još jedan način iskopavanja željezne rude. Naziva se SHD ili bušotinsko hidraulično rudarenje. Rudu iz zemlje vade na sljedeći način: izbuše duboku bušotinu, u nju spuste cijevi s hidrauličkim monitorom i vrlo jakim vodenim mlazom usitne stijenu, a potom je izdignu na površinu. Ova metoda je sigurna, ali, nažalost, još nije učinkovita. Zahvaljujući ovoj metodi može se izvaditi samo oko 3% željezne rude, dok se oko 70% iskopa rudnicima. Međutim, stručnjaci razvijaju metodu hidrauličkog rudarenja bušotinama, pa postoji nada da će u budućnosti ova opcija postati glavna, istiskujući kamenolome i rudnike.