165771 (739943), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Положение коренным образом изменилось с тех пор, когда в промышленности начали широко использовать природный газ. Он оказался идеальным средством восстановления железной руды. Основной компонент природного газа – метан CH₄ разлагают окислением в присутствии катализатора в специальных аппаратах – реформерах по реакции 2CH₄+О₂→2CO+2Н₂.

Получается смесь восстановительных газов – окиси углерода и водорода. Эта смесь поступает в реактор, в который подается и железная руда. Оговоримся сразу – формы и конструкции реакторов очень разнообразны. Иногда реактором служит вращающаяся трубчатая печь, типа цементной, иногда – шахтная печь, иногда – закрытая реторта. Этим и объясняется разнообразие названий способов прямого восстановления: Мидрекс, Пурофер, Охалата-и-Ламина, СЛ-РН и т.д. Число способов уже перевалило за два десятка. Но суть их обычно одна и та же. Богатое железорудное сырье восстанавливается смесью окиси углерода и водорода.

Но что же делать с полученной продукцией? Из губчатого железа не только хорошего топора – хорошего гвоздя отковать нельзя. Как бы ни была богата исходная руда, чистого железа из нее все равно не получится. По законам химической термодинамики даже восстановить все содержащееся в руде железо не удастся; часть его все равно останется в продукте в виде окислов. И здесь на помощь нам приходит испытанный друг – электропечь. Губчатое железо оказывается почти идеальным сырьем для электрометаллургии. Оно содержит мало вредных примесей и хорошо плавится.

Итак, опять двухступенчатый процесс! Но это уже другой способ. Выгода схемы прямое восстановление – электропечь состоит в ее дешевизне. Установки прямого восстановления значительно дешевле и потребляют меньше энергии, чем доменные печи. А производительность современных установок уже достигла довольно высокого уровня. Таким образом, новый, "бездоменный" способ производства стали уже начинает приобретать права гражданства. В нашей стране вблизи Старого Оскола сооружается большой металлургический комбинат, который будет работать именно но такой схеме. Его первая очередь будет введена в эксплуатацию в 1980 г.

Заметим, что прямой переплав – не единственный способ применения губчатого железа в черной металлургии. Его можно также использовать вместо металлолома в мартеновских печах, конвертерах и электросталеплавильных печах.

Способ переплава губчатого железа в электропечах бурно распространяется и за рубежом, особенно в странах, располагающих большими запасами нефти и природного газа, т.е. в странах Латинской Америки и Ближнего Востока. Однако, уже исходя из этих соображений (наличия природного газа), пока нет еще оснований считать, что новый способ когда-нибудь полностью вытеснит традиционный двухступенчатый способ доменная печь – сталеплавильный агрегат.

Будущее железа

Железный век продолжается. Примерно ⁹/₁₀ всех используемых человечеством металлов и сплавов – это сплавы на основе железа. Железа выплавляется в мире примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о прочих металлах. Пластмассы? Но они в наше время чаще всего выполняют в различных конструкциях самостоятельную роль, а если уж их в соответствии с традицией пытаются ввести в ранг "незаменимых заменителей", то чаще они заменяют цветные металлы, а не черные. На замену стали идут лишь несколько процентов потребляемых нами пластиков.

Сплавы на основе железа универсальны, технологичны, доступны и в массе – дешевы. Сырьевая база этого металла тоже не вызывает опасений: уже разведанных запасов железных руд хватило бы по меньшей мере на два века вперед. Железу еще долго быть фундаментом цивилизации.

Как писал Плиний старший

"Железные рудокопи доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо сим орудием прорезываем мы землю, обрабатываем плодовитые сады и, обрезая дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год юнеть. Сим орудием выстраиваем домы, разбиваем камни и употребляем железо на все подобные надобности. Но тем же железом производим брани, битвы и грабежи и употребляем оное не только вблизи, но мещем окрыленное вдаль то из бойниц, то из мощных рук, то в виде оперенных стрел. Самое порочнейшее, по мнению моему, ухищрение ума человеческого. Ибо, чтобы смерть скорее постигла человека, соделали ее крылатою и железу придали перья. Того ради да будет вина приписана человеку, а не природе".

Драгоценный металл

В "Географии" древнегреческого писателя Страбона упоминается о том, что африканские народы за один фунт железа отдавали десять фунтов золота.

Извлеченное из древнескандинавских гробниц оружие также свидетельствует о драгоценности железа в прошлом – из него сделаны только острия мечей, а все остальные части – из бронзы.

Оружие из метеоритов

С давних промен люди пытались использовать метеоритное железо, хотя сделать это было не просто.

Бухарский эмир приказал своим лучшим оружейникам отковать ему меч из куска "небесного железа". Но сколько они ни старались, ничего не получалось. Оружейников казнили. Они погибли из-за того, что нагретый металл не поддавался ковке. Это характерно для никелистого метеоритного железа: оно куется только холодным, а при нагревании становится хрупким.

Несмотря на это, у властителя индийского княжества Джехангира в XVIIв. были две сабли, кинжал и наконечник пики из метеоритного железа. Есть сведения, что из этого же материала были изготовлены шпаги Александра I и Боливара – героя Южной Америки.

Самородный чугун

Металлическое железо встречается не только в метеоритах. Еще в 1789г. в "Словаре коммерческом" Василия Левшина о самородном железе писалось: "Так называется железо, совсем приготовленное природой в недрах земных и совсем очищенное от веществ посторонних настолько, что можно из него ковать без переплавки всякие вещи".

Крупное скопление самородного железа было найдено на южном берегу острова Диско у берегов Гренландии. Оно залегало здесь в извергнутом через пласты каменного угля базальте в виде блесток, зерен и иногда мощных глыб.

В отличие от метеоритного железа, всегда содержащего сравнительно много никеля, самородное железо содержит не более 2% никеля, иногда до 0,3% кобальта, около 0,4% меди и до 0,1% платины. Обычно оно исключительно бедно углеродом. Однако возможно образование и самородного чугуна, например, в результате контакта раскаленного углерода с железной рудой. В 1905г. геолог А.А.Иностранцев обнаружил в районе острова Русского на Дальнем Востоке небольшие пластообразные скопления самородного чугуна, находящегося на глубине 30...40м под скальными породами морского берега. В извлеченных образцах металла содержалось около 3,2% углерода.

Убит из-за железа

В 1735г. вогул Степан Чумпин нашел у горы Благодать большой кусок магнитного железняка и показал его горному технику И.Ярцеву. После осмотра месторождения Ярцев помчался с докладом в Екатеринбург. Эта поездка была самым настоящим бегством – по следу Ярцева скакали вооруженные стражники некоронованного короля Урала Демидова, который не допускал и мысли, что новые богатства минуют его. Ярцеву удалось уйти от погони. Первооткрыватели рудника получили вознаграждение от Горной канцелярии, но вскоре Степан Чумпин был убит. Убийца остался непойманным.

Кристалл чернова

Знаменитый русский металлург Д.К.Чернов (1839...1921) собрал коллекцию кристаллов железа. Некоторые кристаллы, найденные им в стальных слитках, достигали длины 5мм, большинство же не более 3мм.

Главной ценностью коллекции был уникальный "кристалл Д.К.Чернова", описанный во многих учебниках по металловедению. Его нашел в груде стального лома шихтового двора подполковник морской артиллерии А.Г.Берсенев, служивший приемщиком на металлургическом заводе. Как удалось выяснить, кристалл вырос в 100-тонном слитке стали. Берсенев подарил его своему учителю Чернову.

Чернов тщательно исследовал кристалл. Вес его оказался 3кг 450г, длина 39см, химический состав: 0,78% углерода, 0,255% кремния, 1,055% марганца, 97,863% железа.

Стальное вино

В старинных журналах можно найти рецепты различных "железных" лекарств. Так, в "Экономическом журнале" за 1783г. сообщалось: "В некоторых случаях и болезнях и самое железо составляет весьма хорошее лекарство, и принимаются с пользой наимельчайшие оного опилки либо просто, либо обсахаренные". Там же перечисляются другие лекарства того времени: обсахаренное железо, железный снег, железная вода, стальное вино ("виноградное кислое вино, как, например, рейнвейн, настоять с железными опилками и получится железное или стальное вино и вкупе весьма хорошее лекарство").

Магнитные лекарства

В 1835г. "Журнал мануфактур и торговли", сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от зубной и головной боли. Бруски рекомендовалось носить на шее. "Этот способ лечения ныне в моде, – сообщалось в журнале, – и, по отзывам врачей, заслуживающим вероятия, помогает весьма многим".

В древности и в середине века магнит употребляли не только как наружное, но и как внутреннее. Гален считал магнит слабительным, Авиценна лечил им ипохондриков, Парацельс приготовлял "магнитную манну", Агрикола – магнитную соль, магнитное масло и даже магнитную эссенцию.

Химия железа

Вероятно, вы обратили внимание, что и статья, и заметки об элементе №26 посвящены главным образом железу металлу. Это и не удивительно: именно этим, прежде всего железо интересно для нас. Но, отдавая должное главному металлу современной техники, нельзя забывать, что: элемент №26 обладает значительной химической активностью, он образует множество соединений, проявляя обычно валентности 2+ и 3+; существуют соли железной кислоты H₂FeО₄, но в свободном состоянии эта кислота не получена, так же как и ее ангидрид – FeО₃; природное железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54, 56, 57 и 58; железо – жизненно важный элемент; в крови человека 14,5% ее веса приходится на долю гемоглобина – красного пигмента эритроцитов, в центре молекулы которого находится атом железа.

Характеристики

Список файлов реферата