Cum să obțineți metale din minereuri - geologie pământ

Ei bine, înainte de oameni au învățat să extragă cupru fier și aur. în urmă cu numai 450 de ani, spaniolii au aterizat în Europa Centrală și America de Sud, găsit acolo un oraș bogat cu mari clădiri publice, palate și temple. Cu toate acestea, se pare că indienii nu au știut fierul de călcat. Unelte și arme care le-au făcut numai din cupru și piatră.

Știm din istorie că oamenii din Egipt, Mesopotamia și China pentru 3-4 mii. BC. e. producătoare de construcții gigant lucrează pentru a valorifica puterea de râuri puternice și apă direct la câmpurile. Pentru toate aceste activități necesită o mulțime de instrumente - târnăcoape, sape, pluguri, precum și pentru protecția împotriva raidurilor Nomad o mulțime de arme - săbii și săgeți. În același timp, cupru și staniu a fost minat nu atât de mult. Prin urmare, dezvoltarea producției necesită noi din metal, mai frecvente în natură. Căutarea acestui metal nu au fost ușor: minereu de fier puține asemănări cu metalul, și în cele mai vechi timpuri, omul, desigur, a fost dificil să ghicească ce anume conțin metalul dorit să-l. Mai mult decât atât, fierul în sine este foarte ușor, pentru a face unelte și arme este lucruri rele.

A fost nevoie de o lungă perioadă de timp înainte de oameni au învățat să extragă fierul din minereu și să-l facă fontă și oțel.

Este posibil ca prima deschidere de fier ca material pentru fabricarea diferitelor articole asociate cu meteoritii descoperirile de fier care constau din fier nativ dopat cu nichel. Poate uitam de rugineste de fier meteorice, oamenii credeau, că fierul conținut în ohrah pămîntesc galben întâlnite frecvent pe teren, iar apoi a deschis căile de topire de fier.

Conform datelor istorice, aproximativ o mie de ani înainte de Hristos. e. în Asiria, India, Urartu și alte câteva țări știu deja cum să extragă și fier proces. Din ea a produs instrumente și o varietate de arme. Într-o VII. BC. e. populația agricolă care trăiesc de-a lungul Nipru și stepele de la Marea Neagră, de asemenea, produc pricepere de fier. Din ea sciților produs cuțite, săbii și vârfuri de săgeți și sulițe și alte obiecte de uz casnic și articole militare.

Extracția și prelucrarea de arta de fier au fost distribuite pe scară largă în întreaga vechi.

Fierari, numit popular „bodyguard“, la momentul respectiv, nu numai tratate, dar de obicei face și extras de fier din minereuri. Ele sunt foarte respectate. În basme populare Smith câștigă Snake Gorynycha, personificată forțele răului, și efectuează multe alte fapte eroice.

Iron - un metal moale, se pretează bine pentru a merge, dar în forma sa pură este nepotrivită pentru fabricarea aliajelor instrumenta.Tolko de fier cu alte substanțe raportate la el proprietățile necesare, inclusiv duritate. Cel mai important pentru economia națională două aliaj de fier și carbon - fier. care conține mai mult de 2% (6%) de carbon și oțel. care cuprinde de la 0.03 la 2% carbon.

În cele mai vechi timpuri, oamenii au avut nici o idee de fier, dar a învățat să facă din oțel din fier. Fier au topit în cuptoare primitive, amestecarea minereului de fier cu cărbune. Temperatura ridicată necesară pentru topirea Al minereului de fier, au preparat prin utilizarea burdufuri obișnuite. Ei au pus în mișcare mâinile sale, iar mai târziu - puterea apei, punând mori de apă. După topirea minereului de fier a fost obținută masa caked de fier sub formă de particule, care este apoi forjate nicovale.

Pentru a obține fier din oțel, fâșii subțiri forja fier obkladyvayut cărbune și se calcinează împreună cu cărbune timp de câteva zile. Desigur, într-o astfel de manieră, oțelul mic, și a fost scump. Secretele de oțel păstrate cu strictețe. Mai ales celebru a fost de oțel Damasc - damasc - a fost dezvoltat modul de pregătire, de masterat indiene aparent vechi și apoi stăpânit de masterat arabe.

Cu toate acestea, toate aceste metode de tratare luare a minereului de fier și oțel a dat puțină metal. Toate crește nevoia de a forțat oamenii să caute noi modalități de a obține cantități mult mai mari de metal. La sfârșitul lui XIV - XV încep cuptoarele cu vatra de construct otel topire fier are o înălțime de 2-3 m, pentru a obține mai mult metal. Comandanții care au produs aceste cuptoare de topire, în, a observat că unele pretenții de topire afară. In loc de fier, format într-un cuptor similar cu masa de fier, care, la răcire, a dat nu agent de forjare fragil, cedat. Dar, spre deosebire de fier și oțel, această masă are o proprietate remarcabilă: a fost obținut într-un cuptor într-o stare topită, sub forma unui lichid, acesta poate fi descărcat prin deschiderile cuptorului și de a face turnarea ei de diferite forme. Acesta a fost fierul.

Desigur, în metalurgiști vechi nu au putut să explice de ce, în unele cazuri, într-un cuptor exercitat fontă ductilă sinterizat, iar în altele - de fier topit. Chimia ca știință la acel moment nu a existat, și nici unul dintre maeștrii, produce fier, nu putea ști că întregul punct a fost de a proporția între minereu, cărbune și aerul intră în cuptorul de topire în timpul. Mai mult aer este alimentat în cuptor (mai precis, oxigen), mai mare carbon arde și se va transforma în dioxid de carbon. care se va evapora, iar fierul va rămâne puțină oțel carbon astfel obținut. Dacă aerul este mai puțin, multe de carbon se dizolvă în fier: este format din fier.

Destul de repede, oamenii au învățat să folosească de fier pentru piese turnate, nu numai, ci și pentru producția de fontă ductilă de la ea. În acest scop, o bucată de fier încălzit în cuptoare și, astfel, au ars din acestea exces de carbon.

Invenția motorului cu abur și războiul de țesut în secolul XVIII. și în special construcția de căi ferate în secolul al XIX-lea. Ele necesită cantități uriașe de metal. Din nou, în producția de fier și oțel necesare schimbări radicale.

Prin 1784, în Anglia, Curtea a introdus prelucrarea fierului în așa-numita flacără sau cuptoare cu reverberație. Acest proces este numit persaj. În cuptor cu reverberație a început să folosească cărbune în loc de lemn. Utilizarea cărbunelui în topire împiedicat mai devreme de sulf, care conține carbon. Ea pătrunde fierul în contact cu cărbune. Și fier conținând sulf devine casant este încălzită.

In cuptor cu reverberație prag Focar este separat de baie, unde fierul este topit și cărbune nu este, astfel, în contact direct cu fier. Cast flacără fierbinte de fier și aer fierbinte care curge peste ele din care cade din cuptor și acoperișul cuptorului. Odata cu imbunatatirea metodei de producere a fontei brute au fost intensificate la căutarea de noi metode de fabricare a oțelului.

Secretul de gătit din oțel Damasc - oțel Damasc - a deschis celebrul metalurgist românesc Pavel Petrovich Anosov, care a lucrat în prima jumătate a secolului al XIX-lea pe Zlatoustskom Uzina metalurgica. Este aliat de fier în creuzete de mici cu grafit, care reprezintă, de asemenea, un atom de carbon, și a primit un oțel Damasc remarcabil. clișeului de oțel a fost mai puternic decât cel mai puternic British Steel, care la acel moment a fost considerat cel mai bun din lume.

În 1856, inginerul englez Bessemer propus pentru a sufla aer într-o „duză“ - o gaură în partea de jos a retortă - prin fierul topit, astfel încât, în 10-20 de minute, orice cărbune în exces a fost transformat în bioxid de carbon și fier - în oțel.

Mai ales din oțel de calitate superioară este acum topit în cuptoare electrice, unde metalul este obținut prin topirea unui arc voltaic, care atinge o temperatură de 3000 °. Avantaje electrofuziune constă în faptul că metalul nu este contaminat cu impurități nocive întotdeauna prezente în gazele combustibile arse în cuptoarele convenționale.

Fonta este topit în furnale. Înălțimea de explozie moderne cuptoare cu dispozitive auxiliare 40 de metri sau mai mult. Pentru a coborî punctul de topire a minereului de fier, flux adăugat la acesta. olaven sau - o substanță care se combină cu unele componente ale minereului, formează o zgură fuzibilă. De obicei, folosit ca flux fluorina, fluorit sau calcar și altele. Amestecul de minereu și flux se numește taxa. Încărcarea este turnat într-un alt cuptor amestecat cu cocs, care arde, încălzește și se topește întregul amestec. Coke arde în mod normal, numai în cazul în care este suflat aer, preîncălzit la 600-850 °. Aerul încălzit de gazele evacuate dintr-un furnal, cu turnuri de oțel - kauiopax - prevăzute în cărămidă.

În partea inferioară a întâlnirii incandescent cuptor cu aer cald, este incinerat. Acest lucru produce dioxid de carbon (C02). El, ridicându-se în sus, se transformă într-un alt gaz - monoxid de carbon (CO), - în care o activitate chimică ridicată.

Monoxidul de carbon consuma cu aviditate de oxigen din oxizi de fier. Astfel, eliberat de fier metalic ce conține carbon, m. P. fontă, care apoi se varsă în partea inferioară a cuptorului cu cuvă. Din când în când este descărcat printr-o deschidere specială în cuptor și curge într-o matriță, unde se răcește.