Каталог статей /

Железо :: Получение

Железо · История · Происхождение названия · Изотопы · Геохимия железа · Получение · Физические свойства · Химические свойства · Применение · Биологическое значение железа · Примечания · Источники (к разделу История) · Близкие статьи · Официальный сайт ·


В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe2O3) и магнетита (FeO·Fe2O3).

Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.

Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (к примеру, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха.

В печи углерод в виде кокса окисляется до монооксида углерода. Этот оксид образуется при горении в недостатке кислорода:

~\mathsf{2C+O_2 \ \longrightarrow \ 2CO\uparrow}

В свою очередь, монооксид углерода восстанавливает железо из руды. Чтобы данная реакция шла быстрее, нагретый угарный газ пропускают через оксид железа(III):

~\mathsf{3CO+Fe_2O_3 \ \longrightarrow \ 2Fe+3CO_2\uparrow}

флюс добавляется для избавления от нежелательных примесей (в первую очередь от силикатов; например, кварц) в добываемой руде. Типичный флюс содержит известняк (карбонат кальция) и доломит (карбонат магния). Для устранения других примесей используют другие флюсы.

Действие флюса (в данном случае карбонат кальция) заключается в том, что при его нагревании он разлагается до его оксида:

~\mathsf{CaCO_3 \ \xrightarrow{1000^\circ C} \ CaO+CO_2\uparrow}

Оксид кальция соединяется с диоксидом кремния, образуя шлак — метасиликат кальция:

~\mathsf{CaO+SiO_2 \ \xrightarrow{>1000^\circ C} \ CaSiO_3}

Шлак, в отличие от диоксида кремния, плавится в печи. Более лёгкий, чем железо, шлак плавает на поверхности — это свойство даёт возможность разделять шлак от металла. Шлак после может использоваться при строительстве и сельском хозяйстве. Расплав железа, полученный в доменной печи, содержит довольно много углерода (чугун). Кроме таких случаев, когда чугун используется непосредственно, он требует дальнейшей переработки.

Излишки углерода и прочие примеси (сера, фосфор) удаляют из чугуна окислением в мартеновских печах или в конвертерах. Электрические печи используются и для выплавки легированных сталей.

Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород. Водород легко восстанавливает железо:

~\mathsf{Fe_2O_3+3H_2 \ \xrightarrow{1000^\circ C} \ 2Fe+3H_2O},

при том не происходит загрязнения железа такими примесями как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и далее переплавляется в электрических печах.

Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.

  • Russian to English Russian to German Russian to French Russian to Spanish Russian to Italian Russian to Japanese

Информация на сайте из открытых источников. Основа ВикипедиЯ. | Пожалуйста, внимательно прочитайте эту страницу!