Procesul de obținere a fierului începe cu etapa de topire a fontei care conține o cantitate semnificativă de carbon (care intră în fontă din cocs sau cărbune folosit pentru topirea minereului). Fonta este foarte dură, dar este fragilă. Carbonul poate fi îndepărtat complet din fontă. Fierul forjat rezultat este un material maleabil, dar relativ moale. O anumită cantitate de carbon este reintrodusă în el și rezultatul este oțel care are suficientă duritate și, în același timp, suficientă duritate.
Calculați cantitatea de energie electrică necesară pentru a topi 1 tonă de fontă într-un cuptor electric, dacă presupunem a) reacția de reducere a fierului în cuptor decurge conform următoarei diagrame:
Toate procese metalurgice poate fi împărțit în primar și secundar. Prin procese primare se intelege extragerea metalului din diverse materii prime naturale sau artificiale (procedeul furnalului, extragerea directa a fierului, topirea fierului).
În timpul tuturor proceselor de topire, oțelul lichid conține o cantitate mică de oxigen dizolvat (până la 0,1%). În timpul cristalizării oțelului, oxigenul reacționează cu carbonul dizolvat pentru a forma monoxid de carbon (C). Acest gaz (precum și alte gaze dizolvate în oțel lichid) este eliberat din oțel sub formă de bule. În plus, oxizii de fier și impuritățile metalice sunt eliberați de-a lungul granițelor oțelului. Toate acestea duc la deteriorare proprietăți mecanice deveni.
Manganul este extras sub formă de feromangan, care conține 85-88% mangan, până la 7% carbon, restul este fier. Ferromanganul este topit dintr-un amestec de mangan și minereuri de fier folosind cărbune ca agent reducător. Ecuația de reacție pentru reducerea MnOz
În timpul oxidării carbonului și impurităților, o parte din fierul metalic este oxidat la FeO oxid (deșeuri de metal). Pentru a reduce pierderile de metal, acesta este regenerat, adică redus la fier. În conformitate cu aceasta, în procesul de topire a oțelului, se disting două perioade secvențiale - oxidativă și de reducere, care pot fi reprezentate prin diagramă.
B. Perioada de recuperare a topirii în timpul topirii oțelului cu convertizor de oxigen este separată spațial de perioada de oxidare și are loc după ce oțelul este eliberat din convertor în oală. Concomitent cu reducerea oxidului de fier FeO în reducerea
Procesul tehnologic de prelucrare a minereului de fier, cărbunelui, calcarului și combustibililor hidrocarburi în produsul final poate fi împărțit în 3-4 etape principale, care sunt efectuate separat pentru a obține produs specific, în etapa următoare procesate într-un nou tip de produs. Într-o unitate de proces pot avea loc diferite etape ale procesului. Acest lucru nu numai că va economisi energia și costurile de transport, dar va simplifica și proces tehnologic. Principalele etape tehnologice ale producției de fontă și oțel sunt următoarele: pregătirea materiilor prime (cocsificarea cărbunelui, prăjirea calcarului, producerea de sinterizare a minereului de fier și peleți) producția de fontă (topirea prin explozie, producția de fontă burete). prin reducerea directă a fierului) oțel (în cuptoare cu focar deschis și cu arc electric, Bessemer și convertoare de oxigen de bază) produse laminate (turnare continuă de țagle, laminare oțel lung, producție de țevi, forjare).
Primele metale folosite au fost probabil aurul și argintul, deoarece puteau fi găsite în natură în stare liberă. Au fost folosite în principal în obiecte decorative. Cuprul a început să fie folosit în jurul anului 8000 î.Hr. pentru fabricarea de unelte, arme, ustensile de bucătărie și bijuterii. În jurul anului 3800 î.Hr., a fost inventat bronzul - un aliaj de cupru și staniu. Ca urmare, omenirea a trecut din epoca de piatră la epoca bronzului. Apoi a fost găsită o modalitate de a topi fierul și a început Epoca Fierului. Pe măsură ce oamenii își acumulau experiența chimică, gama de materiale utile pe care omul a învățat să le obțină prin prelucrarea unei game largi de minereuri s-a extins.
Metodele pirometalurgice de topire a cuprului nu sunt recomandate pentru prelucrarea minereurilor de calitate scăzută care nu pot fi îmbogățite. Această categorie include minereurile oxidate, atât de calitate scăzută, cât și de calitate superioară, precum și haldele de minereuri sulfurate cu grad scăzut și de steril de la procesare. Pentru această materie primă se folosesc metode de levigare a cuprului din minereu și extragerea acestuia din soluții prin precipitare a fierului sau electroliză cu anozi insolubili.
Cel mai comun minereu din care se obține cromul este minereul de crom de fier PeCgaO. Calculați conținutul (în procente) de impurități din minereu dacă se știe că din 1 tonă din acesta în timpul topirii s-au obținut 240 kg de ferocrom (un aliaj de fier și crom) care conține 65% crom.
Care este conținutul relativ în greutate de fier din acest minereu (în procente) Cât carbon va fi necesar pentru a topi fierul din
Utilizarea complexă a minereurilor sulfurate polimetalice produce o varietate de metale neferoase, acid sulfuric și oxid de fier pentru topirea fontei. Exemple de utilizare integrată materiale naturale, care sunt amestecuri materie organică, poate servi ca cocsificare a cărbunelui cu însoțirea acestuia producție chimică, prelucrarea petrolului, șisturilor, turbei și lemnului. Din fiecare tip de combustibil se obțin sute de produse. Anterior, atunci când cărbunele de cocsificare, singurul produs al procesului era cocsul, gazul era ars în cuptoare, iar gudronul era aruncat. În prezent, hidrocarburile benzenice, amoniacul, hidrogenul sulfurat și alte substanțe valoroase sunt izolate din gazul cuptorului de cocs.
Topirea sticlei. Sticla poate fi transparentă sau translucidă, incoloră sau colorată. Este un produs de topire la temperaturi ridicate a unui amestec de siliciu (cuarț sau nisip), sodă și calcar. Pentru a obține optice specifice sau neobișnuite și altele proprietăți fizice alte materiale (aluminiu, potasiu, borat de sodiu, silicat de plumb sau carbonat de bariu) sunt utilizate ca aditiv la topitură sau înlocuitor pentru o parte din soda și calcarul din încărcătură. Topiturile colorate se formează ca urmare a adăugării de oxizi de fier sau crom (galben sau verde), sulfură de cadmiu (portocaliu), oxizi de cobalt (albastru), mangan (violet) și nichel (violet). Temperaturile la care aceste ingrediente trebuie încălzite depășesc 1500 °C. Sticla nu are un punct de topire specific și se înmoaie la o stare lichidă la o temperatură de 1350-1600 ° C. Consumul de energie chiar și în cuptoarele bine proiectate este de aproximativ 4187 kJ/kg de sticlă produsă. Temperatura necesară a flăcării (1800-1950 °C) este atinsă prin arderea gazului amestecat cu aer, încălzit la 1000 °C într-un schimbător de căldură regenerativ, care este construit din cărămizi refractare și încălzit prin deșeuri de ardere. Gazul este suflat într-un curent de aer cald prin pereții laterali ai capului superior ai regeneratorului, care este camera de ardere principală, iar produsele de ardere, după ce au emis căldură topiturii de sticlă, părăsesc cuptorul și intră în regenerator. situat vizavi. Când temperatura aerului de încălzire furnizat arderii scade semnificativ, fluxurile de aer și produse de ardere sunt inversate și gazul începe să curgă în fluxul de aer încălzit în regeneratorul situat vizavi.
Electrozii corona din precipitatoarele electrostatice verticale sunt sârmă subțire rotundă, sârmă cu vârfuri mici sau sârmă cu o secțiune transversală pătrată sau în formă de stea. Deoarece electrozii corona au adesea peste 6 m lungime, fir rotund, deși suficient de subțire pentru a oferi o coroană stabilă, este posibil să nu fie suficient de puternici, mai ales că sunt supuși vibrațiilor în timpul tremurării. În acest sens, se folosește sârmă de ecartament mai mare cu o secțiune transversală pătrată sau în formă de stea, cu margini ascuțite, care asigură formarea unei coroane stabile. În unele precipitatoare electrostatice, electrozii de sârmă ghimpată sunt preferați, iar cel mai recent au fost utilizați pentru a depune ceață de oxid de fier în topirea oțelului cu oxigen.
Principiul utilizării deșeurilor industriale (utilizarea integrată a materiilor prime, tehnologie fără deșeuri). Transformarea deșeurilor în subproduse de producție permite o mai bună utilizare a materiilor prime, ceea ce la rândul său reduce costurile produselor și previne poluarea. mediu inconjurator. De exemplu, procesarea complexă produce metale neferoase, sulf, acid sulfuricși oxid de fier (III) pentru topirea fierului. Utilizarea integrată a materiilor prime servește drept bază pentru combinarea întreprinderilor. În același timp, apar noi industrii care procesează deșeurile de la întreprinderea principală, ceea ce dă un mare efect economicşi este un element esenţial al chimizării economiei naţionale.
Metalele pot fi extrase din minereurile lor direct prin reducere electrolitică sau chimică. Reducerea electrolitică, despre care a fost deja discutată în Sect. 19.6, este utilizat la scară industrială pentru a obține cele mai active metale sodiu, magneziu și aluminiu. Metalele mai puțin reactive - cuprul, fierul și zincul - sunt produse la scară industrială prin reducere chimică, majoritatea metalelor mai puțin reactive obținute prin reducerea topiturii la temperatură înaltă. Prin urmare, astfel de procese se numesc topire.
Dioxidul de carbon este produs prin reducerea oxidului de fier [Ecuația (22.20)] și, de asemenea, prin descompunerea calcarului. Dar calcarul joacă nu doar rolul de furnizor de dioxid de carbon în topirea fierului. De obicei, minereul recuperat conține
La topirea fierului, zgura plutește pe suprafața metalului topit, protejându-l de oxidarea de către aerul care intră. Fierul și zgura rezultate sunt îndepărtate periodic din cuptor. Fierul produs într-un furnal se numește fontă și conține până la 5% carbon și până la 2% alte impurități - siliciu, fosfor și sulf.
Când fonta este topită într-un furnal, au loc diferite procese chimice, în special reducerea oxidului de fier (III) cu oxidul de carbon (II), care poate fi exprimată prin ecuația Fe203 + 3C0 = Fe-(-3C02.
Reacțiile chimice în timpul topirii fierului și oțelului au loc în principal în soluții. Fierul lichid și oțelul sunt soluții ale diferitelor elemente din fier. În furnalele și cuptoarele de topire a oțelului, acestea interacționează cu zgura lichidă - o soluție de oxizi.
Seleniul și teluriul se găsesc în minerale atât de rare precum Cl33e, Pb5e, A25e, Cu2Te, PbTe, A2Te și AuTe, precum și ca impurități în minereurile sulfurate de cupru, fier, nichel și plumb. Din punct de vedere industrial, minereurile de cupru sunt surse importante de extracție a acestor elemente. În timpul procesului de ardere de topire a cuprului metalului, cea mai mare parte a seleniului și teluriului rămân în cupru. În timpul epurării electrolitice a cuprului, descrisă în Sect. 19.6, impurități precum seleniul și telurul, împreună cu metalele prețioase aur și argint, se acumulează în așa-numitul nămol anodic. Când nămolul anodic este tratat cu acid sulfuric concentrat la aproximativ 400°C, seleniul este oxidat în dioxid de seleniu, care se sublimează din amestecul de reacție.
În unele cazuri (de exemplu, la topirea oțelului de transformare) este necesar să se obțină o concentrație foarte scăzută de carbon de 0,002-0,003%. Din ecuația de mai sus este clar că în acest scop este necesară reducerea pco.Utilizarea cuptoarelor cu vid în metalurgia modernă face posibilă topirea fierului și a oțelului cu un conținut minim de carbon.
La topirea fierului din minereul de fier magnetic, una dintre reacțiile care au loc într-un furnal este exprimată prin ecuația Res04 + CO = 3ReO + Oj Utilizând datele din tabel. 5 aplicații, determină efectul termic al reacției. În ce direcție se va deplasa echilibrul acestei reacții dacă temperatura crește?
Minereu de fier magnetic Oxid de minereu de fier Conținut de fier 50-70%, constă în principal din oxid de fier (11, bolnav) RbzO, materie primă pentru producția de fontă, aditiv în producția de oțel (topire)
U-88. Din 1 tonă de crom minereu de fier s-a format Fe(CrO2)a în timpul topirii a 240 kg dintr-un aliaj de fier și crom - ferocrom, care conține 65% crom. Calculați procentul de impurități din minereu.
La topirea oțelurilor cu conținut ridicat de crom de tip X18N10T la suprafata de lucru căptușeală refractară, se formează o scoică unică cu un conținut ridicat de AlA TiO (până la 33%), oxizi de fier (până la 57%) și oxizi de crom (până la 33%), ceea ce duce la o creștere a duratei de viață a căptușeala.
Ca rezultat, în cuptor se formează două straturi de lichid - zgură mai ușoară deasupra și o topitură constând din FeS și U2S (mat) dedesubt. Zgura este drenată, iar mata lichidă este turnată într-un convertor, în care se adaugă flux și este suflat aer. Convertorul pentru topirea cuprului este similar cu cel folosit pentru producerea oțelului, numai aer este introdus în el din lateral (atunci când aerul este furnizat de jos, cuprul este foarte răcit și se întărește). În convertor se formează cuprul topit, sulfura de fier se transformă în oxid, care se transformă în zgură
Conținutul final de sulf în cocsul calcinat din gudronul Arlan este același cu cel al cocsului din reziduul cracat al uleiului Romashkin, adică mai puțin de 1%. Indicatorii rămași sunt practic aceiași, cu excepția conținutului de vanadiu (de 1,5 ori mai mare pentru cocsul Arlan), fier și alte metale. Conținutul crescut de vanadiu în cocsul desulfurat se explică prin conținutul său ridicat în uleiul de Arlan. Din această cauză, un astfel de cocs nu poate fi utilizat în industria aluminiului. La topirea aluminiului, vanadiul, ca și alte metale, este produs din cocs
Lucrarea descrie efectul manganului asupra fisurarii sulfurate a otelurilor. Manganul într-o cantitate de la 1 la 167o a fost introdus în timpul topirii fierului armat cu 0,04% C, în oțel 20 și în oțel U8. Rezultatele cercetării sunt prezentate în tabel. 1.2, din care se poate observa că aliarea oțelurilor cu mangan crește susceptibilitatea acestora la fisurare într-un mediu care conține hidrogen sulfurat, iar efectul negativ al manganului depinde de conținutul de carbon din oțel. Astfel, efectul negativ al manganului pentru fier armat, oțel 20 și oțel U8 începe să apară la conținutul său de 3 2 n 1%, respectiv. Autorii asociază efectul negativ al manganului asupra fisurării oțelurilor cu apariția
În metalurgie mare importanță are un aliaj de fier și siliciu - ferosiliciu. Este utilizat pentru dezoxidarea multor grade de oțel și pentru producerea de feroaliaje siliciu-carbon. Ferosiliciul cu un conținut de 9-17% 51 este topit în furnalele din cuarț, pilitură de fier și cocs. Ferosiliciul cu un conținut ridicat de siliciu este un material promițător pentru fabricarea de piese pentru echipamente chimice datorită rezistenței sale excepționale la acizi. Este utilizat pe scară largă ca agent reducător în topirea silicomanganului, ferotungstenului și feromolibdenului. Adăugarea de siliciu la oțel sub formă de ferosiliciu în timpul topirii acestuia îi conferă elasticitate și crește rezistența la coroziune.
Unele caracteristici ale unui proces tipic de topire pot fi ilustrate prin exemplul de reducere a fierului. Topirea continuă a fierului se realizează într-un reactor special numit furnal; reprezentarea sa schematică este prezentată în Fig. 22.16. Un amestec de cocs, calcar și minereu zdrobit, care de obicei conține FejOs, este încărcat în partea superioară a furnalului. (Cocsul este reziduul solid obținut în timpul cocsării combustibili naturali, în principal cărbune, pentru a îndepărta componentele volatile din ele.) Aerul încălzit, uneori îmbogățit cu oxigen, este pompat în cuptor de jos. Pentru a obține 1 tonă de fier sunt necesare aproximativ 2 tone de minereu, 1 tonă de cocs și 0,3 tone de calcar. Un furnal poate produce până la 2000 de tone de fier pe zi. Aerul pompat în cuptor reacționează cu carbonul pentru a forma CO. În acest caz, se eliberează o astfel de cantitate de căldură încât în partea inferioară a cuptorului se dezvoltă o temperatură de aproximativ 1500°C. Reducerea fierului metalic poate fi descrisă prin reacții
Câte tone de minereu de fier magnetic, constând din 90% FegOi, pot fi produse la topirea a 2 tone de fontă brută cu 93% conținut de fier, dacă randamentul produsului este de 92%
Introducerea siliciului în oțel și fontă este însoțită de formarea de siliciuri de fier (ferosiliciu FeSi). Fonta care conține 15-17% siliciu este rezistentă la acizi. Ferosiliciul este adăugat în oțel atunci când este topit pentru a elimina oxigenul pe care îl conține.
MATE este un produs intermediar în topirea unor metale neferoase (Cu, N1, Pv etc.) din minereurile lichide ale acestora. Sh. - un aliaj de sulfură de fier cu sulfuri ale metalelor rezultate (de exemplu, Cu, 8).
Fenomenul de scădere a punctului de topire al soluțiilor este important atât în natură, cât și în tehnologie. De exemplu, topirea fontei din minereul de fier este mult facilitată de faptul că punctul de topire al fierului este scăzut cu aproximativ 400 ° C datorită faptului că carbonul și alte elemente solvenți sunt dizolvate în acesta. Același lucru este valabil și pentru oxizii refractari care alcătuiesc roca sterilă, care împreună cu fluxurile (CaO) formează o soluție (zgură) care se topește la o temperatură relativ scăzută. Acest lucru face posibilă desfășurarea unui proces discontinuu în furnalele înalte, eliberând fier lichid și zgură din acestea. ]
Partea 1. De ce sunt necesare toate acestea?
Dacă vorbim despre crearea unei replici a unui artefact istoric (de exemplu, un cuțit sau un topor din secolul al X-lea), atunci maestrul se confruntă cu cel puțin 3 sarcini:
1. Repetați aspectul. Cu alte cuvinte, creați un model dimensional de masă. Un exemplu de replică a unui topor de la cimitirul Jakštaicai, Lituania. Toporul este realizat cu respectarea dimensiunilor originalului.
De aspect armele medievale au fost studiate de autori celebri precum Edward Oakeshott, Jan Petersen, Anatoly Kirpichnikov.
2. Structura produsului forjat. Majoritatea artefactelor medievale au fost realizate, în termeni moderni, din cel puțin două grade diferite de oțel. Aici vorbim despre tehnologia sudării forjate, tehnologia de fabricare a oțelului Damasc. Datorită costului ridicat otel carbonÎn Evul Mediu, tehnologia a fost utilizată pe scară largă atunci când numai partea de lucru a produsului (de exemplu, într-un cuțit, această lamă) era oțel, iar totul era din fier sau oțel de calitate scăzută.
Acest subiect este discutat mai detaliat în practică folosind un exemplu . Structura produselor forjate medievale poate fi judecată din cărți precum „Oțelul de Damasc în țările din bazinul Mării Baltice” de Antein A.K. și „Meșteșugul de fierar al pământului Polotsk. secolele IX-XIII.” Gurin, M.F.
3. De fapt, metal. Oțelul din secolul al X-lea și oțelul din secolul al XXI-lea sunt două metode fundamental diferite de obținere a materialului. Și, ca urmare, proprietățile acestor materiale diferă. Probabil din cauza acestor diferențe, această direcție a devenit larg răspândită în fierărie ca oțelul de Damasc. Topor din fier brut.
Principala metodă de obținere a fierului în Evul Mediu a fost topirea minereului de mlaștină în cuptoarele de brânză. Esența procesului de suflare a brânzei este că aerul pentru arderea combustibilului este furnizat neîncălzit, la parametrii atmosferici.
Proiectarea cuptoarelor medievale este descrisă în cartea lui Boris Kolchin „Metalurgia feroasă și prelucrarea metalelor în Rusia antică”.
Partea 2. Materii prime și pregătire pentru topire.
Minereul de mlaștină este minereu de fier brun sau limonit. Principalul lucru din care constă este Fe2O3. Așa arată în natură.
Minereul este redus la metal pur folosind cărbune. Înainte de topire, minereul este îmbogățit prin spălare pentru a îndepărta excesul de rocă.
Am făcut prima topire a minereului într-un creuzet de grafit-șamotă într-o cameră de cuptor cu gaz. Din 400 de grame de minereu s-au obținut 160 de grame de fier. Lingoul este poros, porii curați fără incluziuni nemetalice.
S-a făcut o analiză spectrală a acestui lingot pentru elemente de aliere și impurități.
Analiza a arătat un conținut de carbon de 0,14%. Carbonul a intrat probabil în fier din cărbune ca urmare a procesului de cimentare a suprafeței. Probabil, expunerea pe termen lung a lingoului de fier la temperaturi ridicate a asigurat o bună difuzie a carbonului și, ca urmare, o distribuție uniformă a acestuia pe întregul volum al probei. Astfel putem vorbi despre obținerea oțelului cu emisii scăzute de carbon. Conținutul ridicat de fosfor și sulf (1,49% și respectiv 0,075%) reduce semnificativ calitatea metalului atât din punct de vedere al prelucrării forjarii, cât și din punctul de vedere al funcționării produselor viitoare. Pentru a reduce conținutul de sulf și fosfor din compoziția încărcăturii (lotul este un amestec de materiale încărcate într-un cuptor de topire pentru a obține un metal cu o anumită compoziție), trebuie adăugat oxid de calciu CaO (var neted). De exemplu, adăugați cretă CaCO3. La temperaturi ridicate (1000-1100 °C), creta din interiorul forjei va deveni var nestins.
Partea 3. Topirea minereului în cuptoare autentice pentru brânză.
În perioada 22-23 iulie 2017, la complexul muzeal Dudutki, a avut loc topirea minereului în cuptoare de brânză la festivalul gloriei armelor belaruse „Grunwald-ul nostru-2017”. Scopul acestui experiment este de a obține răspunsuri practice la următoarele întrebări:
1. Materiale și proiectare cuptoare de brânză.
2. Metoda de alimentare cu aer pentru arderea combustibilului. Moduri de suflare.
3. Compoziția sarcinii.
4. Formarea zgurii și efectul acesteia asupra procesului de topire.
5. Obținerea metalului pur.
6. Productia metalelor cea mai buna calitate decât în timpul primei topiri într-un creuzet.
Privind în perspectivă, pot spune că toate sarcinile atribuite au fost rezolvate. S-au făcut 2 cuptoare pentru brânză materiale diferite, modele diferiteși dimensiune. Una dintre cele două forje era realizată din materii prime locale, aerul era furnizat prin burduf cu două camere.
Construirea de forje, uscarea lor, încălzirea lor și apoi topirea lor este o sarcină foarte intensă de muncă. Întregul proces a durat 2 zile, munca s-a desfășurat de dimineața devreme până noaptea târziu, ținând cont de faptul că m-a ajutat o întreagă echipă de asistenți. Experimentul a avut succes - metalul rezultat este de aproximativ 7 ori mai curat în ceea ce privește impuritățile dăunătoare, comparativ cu topirea creuzetului. Cu toate acestea, nu a mai rămas mult metal. Volumul principal sunt bile mici de metal în bucăți de zgură.
Probabil, dacă creați o temperatură mai mare în forjă și creșteți timpul de topire, atunci aceste bile vor fi sudate împreună și vor forma o kritsa potrivită pentru forjare. Analiza spectrală nu a determinat conținutul de carbon, probabil din cauza distribuției inegale a acestuia în lingou. Acest lucru indică probabil și indirect necesitatea creșterii timpului de topire. Experimentul a arătat că parametrii principali au fost în general aleși corect, ceea ce înseamnă că optimizarea lor va duce la o îmbunătățire a rezultatului. Voi scrie despre asta mai târziu, pe măsură ce se dezvoltă evenimentele.
În natură, fierul apare numai sub formă de minereu, adică cu un amestec de minerale. Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au învățat să extragă metalul din minereu, topindu-l în furnalele speciale la temperaturi foarte ridicate. Metalul lichid este turnat în forme și răcit. Așa se obțin semifabricate din fontă pentru șine, garduri, căzi, calorifere de încălzire și chiar tigăi. Dar fonta este fragilă, poate crăpa de la o lovitură puternică.
Oţel
În urmă cu 150 de ani, a fost inventat un cuptor cu vatră deschisă, în care fonta este topită din nou, îmbogățită cu aditivi speciali și se obține oțel - un metal mai puternic decât fonta, și în același timp elastic. Din el se fac multe lucruri diferite.
Rugini
Dacă un obiect de fier este în contact constant cu apa sau aerul umed, rugina îl va coroda. Oamenii de știință au descoperit cum să se topească oţel inoxidabil astfel încât să nu se deterioreze în timp și să strălucească mereu. De exemplu, oalele și tacâmurile sunt fabricate din oțel inoxidabil.
Fapt interesant: Pentru a preveni ruginirea obiectelor din fier, acestea sunt acoperite cu lac sau o vopsea roșie specială - plumb roșu, iar pentru a preveni ruginirea unei cadă din fontă, aceasta este acoperită cu email, iar produse din oțel (de exemplu, o caroserie de mașină) cu alta metal - zinc.
Aurul este, de asemenea, un metal, precum fierul. Dar, spre deosebire de fier, nu se amestecă cu mineralele, ci zace în munți sau în albiile râurilor în bucăți mici. Astfel de bucăți de aur pur se numesc pepite.
De la un ac la un avion
Este imposibil de enumerat câte lucruri diferite sunt făcute din fier: de la cel mai mic la cel mai mare. Fonta și oțelul sunt folosite pentru a produce mașini și autobuze, suporturi pentru semnale de circulație, indicatoare rutiere, uși, șine de tramvai, trenuri, nave și motoare de avioane. Fierul face parte din betonul armat, din care sunt construite poduri și zgârie-nori.
Cum se extrage fierul?
Fierul este cel mai important element chimicîn tabelul periodic; un metal care este utilizat într-o mare varietate de industrii. Este extras din minereu de fier, care se află în măruntaiele pământului.
Cum se extrage fierul: metode
Există mai multe moduri de a extrage minereu de fier. Alegerea unei metode sau a alteia va depinde de locația zăcămintelor, de adâncimea minereului și de alți factori.
Fierul este extras prin metode deschise și închise:
- Atunci când alegeți prima metodă, este necesar să asigurați livrarea tuturor echipamentul necesar direct la depozitul propriu-zis. Aici, cu ajutorul ei, se va construi cariera. În funcție de lățimea minereului, cariera poate fi de diferite diametre și până la 500 de metri adâncime. Această metodă de extragere a minereului de fier este potrivită dacă mineralul este situat la mică adâncime.
- Cea mai comună este metoda închisă de extragere a minereului de fier. În timpul acesteia, sunt săpate puțuri de puțuri adânci de până la 1000 m adâncime, iar pe părțile laterale ale acestora sunt săpate ramuri (culoare) - drifturi. În ele sunt coborâte echipamente speciale, prin care minereul este îndepărtat de pe pământ și ridicat la suprafață. În comparație cu metoda deschisă, metoda închisă a exploatării minereului de fier este mult mai periculoasă și mai costisitoare.
După ce minereul este îndepărtat din măruntaiele pământului, este încărcat pe mașini speciale de ridicare, care livrează minereul la uzinele de procesare.
Prelucrarea minereului de fier
Minereul de fier este o rocă care conține fier. Pentru a utiliza în continuare fierul pentru industrie, acesta trebuie extras din rocă. Pentru a face acest lucru, fierul în sine este topit din bucăți de piatră de rocă, iar acest lucru se face la temperaturi foarte ridicate (până la 1400-1500 de grade).
De obicei, roca extrasă constă din fier, cărbune și impurități. Este încărcat în furnal și încălzit, iar cărbunele însuși menține o temperatură ridicată, iar fierul capătă o consistență lichidă, după care este turnat în diverse forme. În acest caz, zgura este separată, dar fierul în sine rămâne curat.
Minereuri de fier- formaţiuni minerale naturale care conţin fier şi compuşii acestuia într-un asemenea volum când extractie industriala fierul din aceste formațiuni este recomandabil. În ciuda faptului că fierul este inclus în cantități mai mari sau mai mici în toate stânci, denumirea de minereuri de fier se referă doar la astfel de acumulări de compuși feroși din care se poate obține fier metalic cu beneficii economice.
Minereurile de fier sunt formațiuni minerale speciale care conțin fier și compușii acestuia. Un anumit tip de minereu este considerat fier dacă proporția acestui element este conținută într-un astfel de volum încât extracția sa industrială este viabilă din punct de vedere economic.
Există trei tipuri principale de produse din minereu de fier utilizate în metalurgia feroasă:
— minereu de fier separat (conținut scăzut de fier);
— minereu de sinter (conținut mediu de fier);
— peleți (masă brută care conține fier)
Depozitele de minereu de fier sunt considerate bogate dacă proporția de fier din ele este mai mare de 57%. Minereurile de fier de calitate scăzută pot conține minimum 26% fier. Oamenii de știință recunosc două tipuri principale morfologice de minereu de fier; liniară și plată. 
Depozitele liniare de minereu de fier sunt corpuri de minereu în formă de pană în zone de falii de pământ, coturi în procesul de metamorfoză. Acest tip de minereu de fier se caracterizează printr-un conținut deosebit de ridicat de fier (54-69%) cu un conținut scăzut de sulf și fosfor.
Depozitele de tip plat pot fi găsite pe partea de sus a straturilor de cuarțit feruginos. Ele aparțin crustelor tipice de intemperii.
Minereurile de fier de calitate superioară sunt trimise în principal pentru topire în vatră deschisă și producție de convertoare sau pentru reducerea directă a fierului.
Principalele tipuri industriale de zăcăminte de minereu de fier:
- — depozite sedimentare stratificate;
- — depozite complexe de titanomagnetită;
- — zăcăminte de cuarțite feruginoase și minereuri bogate;
- — zăcăminte de minereu de fier skarn;
Tipuri industriale minore de zăcăminte de minereu de fier:
- — zăcăminte de siderit de minereu de fier;
- — zăcăminte de laterită stratificată cu minereu de fier;
- — depozite complexe de carbopatită apatită-magnetită;
Rezervele mondiale de zăcăminte dovedite de minereu de fier se ridică la 160 de miliarde de tone, conținând aproximativ 80 de miliarde de tone de fier pur. Cele mai mari zăcăminte de minereu de fier se găsesc în Ucraina, iar cele mai mari rezerve de fier pur sunt situate în Rusia și Brazilia.
Volumul producției globale de minereu de fier crește în fiecare an. Peste 2,4 miliarde de tone de minereu de fier au fost extrase în 2010, China, Australia și Brazilia reprezentând două treimi din producție. Dacă le adăugăm Rusia și India, cota lor totală de piață va fi mai mare de 80%.
Cum se extrage minereul
Să ne uităm la câteva opțiuni principale pentru exploatarea minereului de fier. În fiecare caz concret, alegerea în favoarea uneia sau alteia tehnologii se face ținând cont de localizarea resurselor minerale, de fezabilitatea economică a utilizării unuia sau altuia echipament etc.
În cele mai multe cazuri, minereul este extras prin metoda carierei. Adică, pentru organizarea mineritului, mai întâi se săpă o carieră adâncă, de aproximativ 200-300 de metri adâncime. După aceasta, minereul de fier este îndepărtat direct din partea de jos folosind mașini mari. Care, imediat după extracție, este transportată cu locomotive diesel la diferite fabrici, unde se face oțel din acesta. Astăzi mulți mari intreprinderi Extrac minereu dacă au toate echipamentele necesare pentru a efectua astfel de lucrări.
Ar trebui să săpați o carieră folosind excavatoare mari, dar trebuie să țineți cont de faptul că acest proces vă poate dura câțiva ani. După ce excavatoarele sapă până la primul strat de minereu de fier, este necesar să îl supunem experților pentru analiză, astfel încât aceștia să poată determina exact ce procent de fier conține. Dacă acest procent este de cel puțin 57, atunci decizia de a extrage minereu în această zonă va fi profitabilă din punct de vedere economic. Un astfel de minereu poate fi transportat în siguranță la plante, deoarece după procesare va produce cu siguranță oțel de înaltă calitate.
Cu toate acestea, asta nu este tot, oțelul care provine din prelucrarea minereului de fier trebuie verificat cu mare atenție. Dacă calitatea minereului extras nu întrunește standardele europene, atunci ar trebui să înțelegeți cum să îmbunătățiți calitatea producției.
Dezavantajul metodei în cariera deschisă este că permite extragerea minereului de fier doar la o adâncime relativ mică. Deoarece se află adesea mult mai adânc - la o distanță de 600-900 m de suprafața pământului - este necesar să se construiască mine. În primul rând, se face un puț de mină, care seamănă cu o fântână foarte adâncă, cu pereți întăriți în siguranță. Coridoarele numite drifturi se extind de la trunchi în direcții diferite. Minereul de fier găsit în ele este sablat, iar apoi piesele sale sunt ridicate la suprafață cu ajutorul unor echipamente speciale. Această metodă de extragere a minereului de fier este eficientă, dar în același timp este asociată cu pericole grave și este costisitoare. 
Există o altă modalitate de a extrage minereu de fier. Se numește SHD sau minerit hidraulic de foraj. Minereul este extras din pământ în felul următor: forează un puț adânc, coboară conducte cu un monitor hidraulic și, folosind un jet de apă foarte puternic, zdrobesc roca, apoi o ridică la suprafață. Această metodă este sigură, dar, din păcate, încă nu este eficientă. Datorită acestei metode, doar aproximativ 3% din minereul de fier poate fi extras, în timp ce aproximativ 70% este extras folosind mine. Cu toate acestea, specialiștii dezvoltă metoda de exploatare hidraulică a forajului și, prin urmare, există speranța că în viitor această opțiune va deveni principala, înlocuind carierele și minele.