Железо и сталь / Промышленность (железо металл, содержание железа в руде, добыча железной руды в России)

Категория: Промышленность, Автор: VseZnamus

Наиболее широко используемые металлы — это железо и его основной сплав, сталь. Обычная, дешёвая в производстве сталь имеет удивительную прочность, поэтому из неё создают каркасы небоскрёбов и других массивных сооружений.
Железо — наиболее распространённый в земной коре (в процентах от её массы) металл после алюминия.
Основными рудами являются гематит, магнетит (магнитный железняк), лимонит, сидерит, таконит и железный колчедан.

Метки: Производство стали и сплавов, Железо, Мартеновская печь

Железная руда превращается в железо в доменных печах. Печь загружается сверху смесью железной руды, кокса и известняка. Потоки горячего воздуха, проходя по печи снизу вверх, активизируют протекание химических реакций. Чугун и шлак отдельно удаляются из нижней части печи.

Добывают руды карьерным способом. Железо из них получают, нагревая вместе с коксом, содержащим углерод. Чтобы облегчить удаление кремний содержащих примесей, таких как песок и глина, к смеси руды с коксом добавляется известняк. Вещества, используемые для удаления примесей, называются флюсами.

Ранее из смеси руды, кокса и известняка формировали засыпку, или шихту, которая затем загружалась в верхнюю часть домны. Домна — высокая стальная башня, облицованная изнутри огнеупорными кирпичами. Но в современных технологиях смесь железной руды, кокса и известняка сначала обжигается, при этом получается материал, именуемый агломерат. При спекании удаляются такие примеси, как вода, двуокись углерода и мышьяк, поэтому агломерат имеет относительно высокое содержание железа. Для получения шихты, предназначенной для загрузки в печь, некоторое количество руды смешивают с агломератом.

Когда засыпанная в доменную печь шихта падает вниз, она смешивается с предварительно прогретым до температуры 1000 °С воздухом, вдуваемым в домну снизу. При этом происходит целый ряд химических реакций.

Кокс (углерод) сгорает в кислороде, образуя окись углерода (угарный газ). Известняк (карбонат кальция) разлагается на негашёную известь (оксид кальция) и двуокись углерода (углекислый газ). Диоксид углерода реагирует с углеродом — получается оксид углерода. А негашёная известь вступает в реакцию с глиной и песком, конечным продуктом которой является вещество, называемое расплавленным шлаком, состоящим главным образом из алюмосиликата и силиката кальция. Если в смеси присутствует сера, то после её соединения с негашёной известью в шлаке содержится сульфид кальция.

Часть окиси углерода реагирует с железной рудой, удаляя из неё кислород, при этом образуется двуокись углерода и железо. Реакция такого вида, в которой из соединения удаляется кислород, называется восстановительной.

Отходящие газы доменной печи содержат примерно 25% окиси углерода, что делает их пригодными для использования в виде низкокачественного топливного газа. Они отводятся из верхней части печи, смешиваются с более качественным топливным газом и сжигаются в установке, подогревающей воздух доменного дутья. Образовавшийся шлак плавает на поверхности расплавленного железа. Через регулярные интервалы времени в верхнюю часть печи загружается новая шихта, а шлак и железо отдельно удаляются из нижней части печи. Из больших печей каждые шесть часов выпускается примерно 2000 тонн железа, которое отливается в большие слитки, называемые чушками, или в расплавленном виде подаётся в сталеплавильные агрегаты. Этот процесс протекает непрерывно.