This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Prvky VIII.B skupiny – triáda železa
železo (26Fe)
• výskyt:
rudné minerály (rudy) – minerály obsahující kov• hematit (krevel) - Fe2O3 • limonit (hnědel) - 2FeO3·3H2O • magnetit (magnetovec) - Fe3O4 • siderit (ocelek) - FeCO3 • pyrit - FeS2 • minerální vody [Fe(HCO3)2] • 70% v lidském těle je součástí hemoglobinu
hematit
limonit
magnetit (Bolívie)
siderit (Německo)
pyrit („kočičí zlato“)
průmyslová výroba železa a oceli
• 1. popis vysoké pece
• vysoká pec je zařízení, které pracuje 10 let nepřetržitě, po skončení provozu se opravuje, v ČR jsou vysoké pece v Ostravě – ArcelorMittal Steel Ostrava a v Třineckých železárnách
• pec je vysoká 25-40m, základem je šachta, která se v horní části zužuje – tzv. sazebna (zde se pomocí šikmých výtahů naváží vsázka – ruda(hematit, koks a vápenec)
• sazebna je uzavřena sazebním uzávěrem, kudy také odchází vysokopecní (kychtový plyn) do ohřívačů vzduchu
• další částí šachty je zarážka – nejširší místo šachty a nístěj – spodní část šachty, odkud se vypouští struska a roztavené surové železo
• šachta je tvořena ocelovými pláty a vyztužena ohnivzdornou vyzdívkou, plášť šachty je chlazen vodou
• v místě zarážky se nachází kruhové potrubí, kterým pomocí dmyšen proudí do vysoké pece předehřátý vzduch z ohřívačů vzduchu
• předehřátý vzduch obsahuje kyslík a má teplotu až 1000 C a slouží ke spalování koksu ve vysoké peci
• součástí vysoké pece jsou ohřívače vzduchu – jsou to válcovité ocelové nádoby, s ohnivzdornou vyzdívkou, uvnitř mají spalnou komoru, kde se ohřívá vzduch pomocí kychtového plynu z vysoké pece, který obsahuje především oxid uhelnatý
• teplota na vrcholu ohřívačů (pod kopulí je až 1600 C)
• vysoká pec má pásma, které se liší teplotou a reakcemi, které zde probíhají
• předehřívací pásmo (pod sazebnou) – teplota cca 200 C, zde se vsázka (koks, ruda – hematit – oxid železitý, struskotvorné přísady – vápenec, dolomit) předehřívá a vypařuje se vlhkost
• 1.redukční pásmo – zde probíhá nepřímá redukce oxidu železitého oxidem uhelnatým, který je součástí vysokopecního plynu, vzniká tak surové železo, které klesá ke dnu pece, teplota 400 – 1000 C
• 2.redukční pásmo – zde probíhá přímá redukce oxidu železitého uhlíkem, teplota 1100 – 1200 C,
• nauhličovací pásmo – teplota až až 1400 C, v tomto pásmu se do železa dostává uhlík, 3,5 až 4,5%, uhlík snižuje teplotu tání železa
• tavící pásmo – zde se nachází kapalné surové železo, připravené k odpichu,teplota je zde až 2000 C, t.t (Fe) = 1536 C
• struska a surové železo se vypouští, struska vzniká z hlušiny, která doprovází čistý hematit a z vápence a dolomitu
• struska plave na surovém železe a chrání ho před oxidací kyslíkem
• struska se používá na výrobu např. tvárnic nebo se přidává do cementu
struska
• surové železo je buď šedé nebo bílé
• z šedého železa, ocelového šrotu,vápence a koksu se v tavících pecích získává litina šedá nebo bílá, teplota v peci je 1500 C, litina je pevná, ale křehká, obsah uhlíku víc než 2,14%
• výrobky z litiny – radiátory, kotle, kašny, náhrobky, krbové desky apod.
• bílé železo se zpracovává v ocelárnách na ocel
• základem výroby oceli ze surového železa je snižování obsahu uhlíku až na 1%, dále jsou při výrobě oceli odstraňovány nečistoty (sloučeniny Si, P, S) – jsou převedeny na své oxidy
• výroba oceli v kyslíkovém konvertoru spočívá v profukování surového roztaveného železa kyslíkem z ocelových trysek
• výroba oceli v elektrické peci spočívá v roztavení surového železa účinkem tepla, které vzniká průchodem el. proudu surovým železem
• el. oblouková pec je tvořena elektrodami, mezi kterými vzniká díky průchodu el. proudu el. oblouk
• oběma způsoby získáme měkkou nelegovanou ocel, kterou můžeme zpracovávat kalením, popouštěním nebo legováním
• kalení – prudké zahřátí oceli a prudké zchlazení vodou• popouštění – pomalé zahřátí a zchlazení• legování – k oceli se přidávají kromě železa další kovy, nikl, chrom,
vanad, kobalt, takže legované oceli mohou obsahovat až 30 % různých kovů
• výrobky z oceli – ocelové konstrukce – Eifellova věž, Petřínská rozhledna, televizní vysílač Žižkov, ocelové konstrukce mostů, kolejnice,plechy, dráty, chirurgické a zubařské nástroje, elektrárenské turbíny