XIV. 1-1. Элементы триад — 1- семейство железа.

Изменено: 07.04.2015 Posted on
  • 1. Семейство железа. Из всех трех членов данного семейства к числу наиболее распространенных элементов относится лишь само железо: на его долю приходится около 1,5% от общего числа атомов земной коры. Содержание кобальта (0,001%) и никеля (0,003%) уже несравненно меньше.1-9

Большая часть железа верхних слоев Земли находится в виде кисдородных соединений, из которых наиболее важны промышленные руды этого металла — лимонит (Fe2O3•H2O), гематит (Fe2O3) и магнетит (Fe2O3•FeO). Кроме того, скопления железа встречаются в виде минерала сидерита (FeCO3), а также в соединениях с серой и мышьяком. Для кобальта и никеля наиболее характерно совместное нахождение с последними двумя элементами (и отчасти сурьмой) в виде

  • 1. Семейство железа 319

минералов типа 3S, 3As2, 3AsS и т. п., примерами которых могут служить пентландит (FeS•NiS) и кобальтин (CoAsS).10

Из элементов семейства Fe совершенно исключительное практическое значение имеет само железо, являющееся основой всей современной техники. Для характеристики его особой роли достаточно отметить, что ежегодное мировое потребление железа составляет более 500 млн. т.

Гораздо меньше потребление никеля и еще меньше — кобальта. Оба последних элемента используются главным образом в составе различных сплавов с другими металлами, в частности с железом. 11,12

Выплавка железа из руд производится в специальных вертикальных печах высотой до нескольких десятков метров, со стальной внешней оболочкой и внутренней обкладкой из огнеупорного кирпича. Печи эти носят название доменных («домны»). Производительность их доходит до 10 тыс. т металла в сутки.

По характеру своей работы домна (рис. XIV-1) является печью непрерывного действия. Будучи раз введена в эксплуатацию («задута»), она затем безостановочно функционирует в течение нескольких лет. Для поддержания процесса, сводящегося в основном к восстановлению железа из его окислов, сверху через колошник вводится «шихта», т. е. последовательные слои железной руды, кокса и т. н. флюсов — специальных добавок (чаще всего СаСО3), необходимых для придания легкоплавкости образующемуся шлаку. Снизу через фурмы в домну все время вдувается воздух, предварительно сильно нагретый. За счет сгорания кокса температура в нижней части домны поддерживается на уровне приблизительно 1800 °С. По направлению кверху температура постепенно понижается и у колошника равна около 400 °С. Накапливающиеся на дне печи расплавленный металл и жидкий шлак периодически выпускаются через специальные отверстия. Последовательный ход доменного процесса виден из рис. XIV-1.

На каждую тысячу тонн выплавляемого металла при доменном процессе расходуется около 2 тыс. т железной руды, 900 т кокса, 300 т известняка и 3 тыс. т воздуха. Помимо 1 тыс. т металла получается около 600 т шлака и 4,6 тыс. т доменного газа. 13~17

Доменный металл представляет собой сплав железа с углеродом, содержащий и другие примеси, чаще всего Si, P, Мn и S. Присутствие всех этих элементов сильно влияет на механические свойства металла. Особенно важна роль углерода. При содержании последнего более 1,9% получается чугун (который и является конечным продуктом доменного процесса). Выплавка чугуна по СССР составила в 1972 году 92,3 млн. т (против 14,9 млн. г в 1940 г. и 4,2 млн. г в 1913 г.).18

Интервал 1,9—0,3% С отвечает различным сортам стали, а металл с еще меньшим содержанием углерода носит название ковкого железа.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *