Πώς μετατρέπεται το οξείδιο του σιδήρου σε μέταλλο;
Ακολουθεί μια ανάλυση της διαδικασίας:
1. Εξόρυξη και προετοιμασία:
* Το οξείδιο του σιδηρομεταλλεύματος που περιέχει σιδήρου εξορύσσεται.
* Το μεταλλεύμα είναι θρυμματισμένο και αλεσμένο για να αυξήσει την επιφάνεια για καλύτερη αντίδραση.
2. Χυτήριο:
* Το θρυμματισμένο μετάλλευμα αναμειγνύεται με coke (άνθρακα) και ασβεστόλιθο (ανθρακικό ασβέστιο) και τοποθετείται σε υψικαμίνου .
* Ο ζεστός αέρας ανατινάξει στον κλίβανο, προκαλώντας τον οπτάνθρακα να καίει, δημιουργώντας θερμότητα και μονοξείδιο του άνθρακα (CO).
* Χημικές αντιδράσεις:
* Μείωση: Το μονοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με το οξείδιο του σιδήρου για να σχηματίσει το σιδήρου και το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂):
* fe₂o₃ + 3co → 2fe + 3co₂
* αποσύνθεση ασβεστόλιθου: Ο ασβεστόλιθος αποσυντίθεται σε οξείδιο του ασβεστίου (CAO) και διοξείδιο του άνθρακα:
* caco₃ → cao + co₂
* Σχηματισμός σκωρίας: Το οξείδιο του ασβεστίου αντιδρά με ακαθαρσίες στο μετάλλευμα, σχηματίζοντας slag , το οποίο είναι ένα προϊόν λιωμένων αποβλήτων:
* cao + sio₂ → casio₃ (σκωρία)
3. Εξευγενισμός και χύτευση:
* Ο τετηγμένος σίδηρος συλλέγεται στο κάτω μέρος του υψικαμίνου.
* Η σκωρία απομακρύνεται από την επιφάνεια.
* Ο σίδηρος εξευγενίζεται περαιτέρω για να αφαιρέσει τις ακαθαρσίες και στη συνέχεια να πετάξει σε διάφορα σχήματα.
Συνολικές αντιδράσεις:
Ολόκληρη η διαδικασία μπορεί να αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη απλοποιημένη εξίσωση:
fe₂o₃ + 3c → 2fe + 3co
Βασικά σημεία:
* μονοξείδιο του άνθρακα (CO) είναι ο πρωταρχικός αναγωγικός παράγοντας σε αυτή τη διαδικασία.
* Coke παρέχει την πηγή άνθρακα για την αντίδραση.
* ασβεστόλιθο χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών και τη σχηματισμό σκωρίας.
* Smelting είναι μια διαδικασία υψηλής θερμοκρασίας που απαιτεί πολλή ενέργεια.
* Ο προκύπτοντος σιδήρου δεν είναι 100% καθαρός και μπορεί να περιέχει ακαθαρσίες.
Άλλες μέθοδοι:
Ενώ η υψικαμίνου είναι η πιο συνηθισμένη μέθοδος, άλλες τεχνικές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετατροπή του οξειδίου του σιδήρου σε σίδηρο, όπως:
* Άμεση μείωση: Αυτό χρησιμοποιεί φυσικό αέριο για τη μείωση του οξειδίου του σιδήρου σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.
* ηλεκτρόλυση: Αυτό χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για να μειώσει το οξείδιο του σιδήρου, αλλά είναι γενικά πιο ακριβό.
Η επιλογή της μεθόδου εξαρτάται από παράγοντες όπως ο τύπος οξειδίου του σιδήρου, η επιθυμητή καθαρότητα του σιδήρου και το κόστος παραγωγής.
