Odpowiedzi

2010-03-15T20:28:50+01:00
Proces wielkopiecowy

Starożytność to czas podbojów , najazdów i wojen . Jednak wojownikom nie wystarczała broń wykonana z kamienia. Jak na tamte czasy była ona bezużyteczna. Dlatego musiano poradzić sobie w inny sposób. Za najlepszą metodę uznano redukcją węglem ( istnieje do dziś ) . Ten sposób korzystny był do produkcji żelaza, cynku ołowiu czy miedzi. Surowcem do otrzymywana metali są ich rudy. A proces ten przeprowadza się w wielkim piecu. Polega on na dostarczeniu surowców przez górną część pieca oraz podgrzewanie poprzez wdmuchiwanie od dołu gorącego powietrza i gazów spalinowych. Piec zawiera na przemian ułożone warstwy rudy i koksu (jako paliwa) . Aby usunąć zanieczyszczenia do pieca dodaj się topnik np. CaCO3 . Dzięki tym procesom otrzymujemy surówkę ( stop żelaza i węgla oraz innych domieszek ) Jest ona krucha więc nie może być stosowana jako materiał konstrukcyjny . Surówka przeznaczona jest do wyrobu stali, staliwa, żeliwa oraz żelazostopów. Półproduktem ubocznym jest żużel otrzymywany w wysokotemperaturowych procesach metalurgicznych. Powstający przy wytopie stali w piecach martenowskich (wykorzystywany jako namiastka rudy żelaza i manganu), tomasowski, powstający w konwertorach Thomasa (stosowany jako fosforowy nawóz sztuczny, tzw. tomasyna), wielkopiecowy (wapno wielkopiecowe), powstający przy wytopie rud żelaza w wielkim piecu (wykorzystywany jako nawóz wapniowy), spieniony (pumeks hutniczy), otrzymywany przez odpowiednie chłodzenie stopionego żużla wielkopiecowego z dodatkiem wody (stosowany do izolacji cieplnej oraz jako dodatek do lekkich betonów). Proces zachodzący w piecu można przedstawić następującymi równaniami :
Spalanie koksu : C + O2 → CO2 ↑
Redukcja CO2 węglem : CO2 C → 2 CO
Redukcja tlenków np. żelaza : 3e2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO →3 FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Drugim produktem ubocznym w procesie wielkopiecowym jest gaz wielkopiecowy .Jego sład zależy od wsadu wielkopiecowego i zawarty jest granicach: 9-16% dwutlenku węgla, 23-30% tlenku węgla (Czad), 0,5-4% wodoru, 52-64% azotu.
Na 1 tonę surówki wydziela się do 4000 m3 gazu wielkopiecowego. Gaz wielkopiecowy nie oczyszczony zawiera znaczą ilość pyłu. Wartość opałowa 3400-4200 kJ/m3. Stosowany do opalania nagrzewnic wielkopiecowych oraz baterii koksowniczych.

Krzysztof Strugarek
klasa I Lib

Reduktory w przemyśle


Reduktor-czynnik redukujący, substancja łatwo oddająca elektrony podczas reakcji redoks- reakcja elektronacji-dezelektronacji, reakcja eldel, reakcja utleniania i redukcji, reakcja chemiczna, w trakcie której następuje przekazanie jednego lub więcej elektronów między atomami. Związana jest z tym zmiana stopni utlenienia pierwiastków wchodzących w skład reagentów: maleje stopień utlenienia utleniacza (utleniacz przyjmuje elektrony, czyli ulega redukcji), wzrasta stopień utlenienia reduktora (reduktor oddaje elektrony, czyli jest utleniany).Utlenianie i redukcja na ogół zachodzą łącznie. Reakcje redoks przebiegają we wszystkich ogniwach elektrochemicznych.
W procesach przemysłowych w roli reduktorów używa się metali reaktywnych . Na przykład otrzymywanie miedzi polega na redukcji roztworu CuCl2 przez metaliczne żelazo zgodnie z reakcją : Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu Innym stosowanym w przemyśle reduktorem jest glin . W wysokiej temperaturze redukuje on tlenki żelaza lub chromu do czystego metalu . Proces ten nazwano aluminotermią – egzoenergetyczna reakcja redukcji tlenków metali przy użyciu pyłu glinowego . Metodę tą stosuje się również do spawania części konstrukcji stalowych . Magnez wykorzystywany do otrzymywania tytanu i krzemu w reakcjach wymiany
SiO2 + 2 Mg → Si + 2 MgO
TiCl4 + 2 Mg → Ti + 2 MgCl2
Wodór z powody wysokiej ceny rzadko jest wykorzystywany w przemyśle . Jednym z jego zastosowań jest wytwarzanie wysokiej czystości wolframu z tlenki WO3
WO3 + 3 H → W + 3 H2O
Wolfram ze względu na bardzo wysoką temperaturę topnienia służy do wyrobu stopów wysokotopliwych oraz włókien żarzeniowych do żarówek .
Węgiel Jest źródłem energii w przemyśle, środkiem redukującym stosowanym przy otrzymywaniu niektórych metali. Izotop 14C jest wskaźnikiem promieniotwórczym.
1 5 1