| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
Як зробити метал?
Підвищення  рівня життя людей завжди в чималому ступені залежало і залежатиме в майбутньому від того, наскільки економічним і ефективним виявляється витяг заліза з руд.
Руда - суміш сполук заліза і кисню - окислів заліза. Витягують залізо з руди при високій температурі. Для цього її нагрівають з відновником - речовиною, здатним відібрати кисень у заліза. Самим доступним, мабуть, єдино можливим відновником в давнину були дрова. Але дрова виділяють занадто мало тепла, так як в них багато води; навіть у сухій деревині зміст пального елемента (вуглецю) невелика. Є в дровах і водень, але він пов'язаний з киснем, що входять до складу деревини, а тому не може віднімати кисень у окислів заліза.
Однак вже в давнину помітили, що при невеликому доступі повітря дрова згорають, перетворюючись в деревне вугілля, що складається з вуглецю та водню. При згорянні одного кілограма деревного вугілля виділяється в три - чотири рази більше тепла, ніж при згорянні одного кілограма дров. Згораючи, він дає високу температуру, при якій йде відновлення оксидів заліза. Вуглець, з'єднуючись з киснем,перетворюється у вуглекислий газ і залишає майже чистий метал.
Встановити, хто перший запропонував плавити метал на деревному вугіллі, ймовірно, так само важко, як встановити автора першої заявки на винахід колеса, лука, або човна. Також неможливо встановити, у якій країні вперше провели плавку металу на деревному вугіллі. Однак відомо, що найдавніші цивілізації Єгипту, Китаю, Індії користувалися цими матеріалами. Більш того, деревне вугілля використовується і сьогодні.
Стовбури дерев, очищені від гілок, складалися в купу конусоподібну діаметром від 3 - 4 до 10 - 12 метрів і заввишки 3 - 7 метрів. У купі залишалися проходи для повітря і виходу димових газів. Нижня частина купиущільнювалася глиною і вся поверхня купи засипали землею. Дрова середині купи розпалювалися через спеціальне растопочное отвір. Дим виходив у канал, залишений у центрі купи, або, в більш досконалихконструкціях куп, через трубу, спеціально споруджувану в центрі купи.
Мистецтво углежога в тому, щоб, маніпулюючи відкриванням і закриванням отворів для подачі повітря, дозволити згоріти в купі як можна меншого кількості деревини з тим, щоб частина, що залишилася під дієютепла, що виділяється піддавалася сухій перегонці - виділила воду, зв'язаний кисень і перетворилася на деревне вугілля. Деревне вугілля став дедалі ширше застосовуватися для плавки заліза. А його в свою чергу потрібно все більше і більше.
Чим вище температура в пристрої для виробництва заліза або чавуну, тим швидше йде процес. Ще стародавні майстри знали значення дуття для поліпшення процесів горіння палива, тому стали використовувати хутра для подачі повітря. Більше дуття, більше воэдуха, вище температура, більше металу, крупніше установка, вища її продуктивність. Ось основний напрям, за якому йшов розвиток агрегатів з виробництва заліза, а потім ічавуну.
Перші майстри з великим трудом виготовляли 2 - 5 кілограмів металу в день. Проходили століття, металу потрібно все більше, печі росли і в ширину, висоту, споживали все більше руди, повітря і деревини. Продуктивність агрегатів обчислювалася вже сотнями кілограмів і навіть тоннами.
Кілька століть тому були створені апарати для виплавки заліза з руд, які використовують і в наші дні - це доменні печі. Сама назва походить від старовинного російського дієслова "дмати" - дути і наочно характеризує технологічний процес виробництва металу. Доменна піч - пустотіле споруда,складене з двох усічених конусів. Зверху в домну завантажували вугілля і руду, а знизу вдували повітря. Вугілля згорав у нижній частині доменної печі, виділяючи тепло і перетворюючись на вуглекислий газ. Трохи вище вуглекислийгаз зустрічався з новими порціями деревного вугілля і звертався домонооксид або окис вуглецю - чадний газ, як його називають в просторіччі. А вже на наступному ярусі монооксид вуглецю відновлював оксиди заліза і знову звертався до вуглекислий газ. Руда зникала. Замість неї утворювалися рідкі метал і шлак. Вони просочувалися через шар матеріалів і збиралися в нижній частині агрегату. У старовину температура в домнах була недостатньо високою, і тому метал не плавився, а у вигляді губчастої маси - криці осідав на дно печі.Отримували крицю і отковывали у гарячому стані, вичавлюючи з глибини на поверхню легенінеметалеві включення. Однак кричная металургія була можлива лише при невеликих, в нашому сучасному уявленні, масштабах виробництва. Сьогодні з доменних печей отримують тільки рідкий метал - чавун, який використовується для виготовлення різноманітних виливків. Однак велика частина чавуну переробляється в мартенах або конверторах, в яких, видаляючи з чавуну залишилися вуглець, кремній, марганець, сірку, отримують міцну і пружну сталь.
Багато сотень років чорні метали отримували, використовуючи деревне вугілля. Для одержання однієї тонни металу витрачали від двох до чотирьох тонн вугілля. А щоб приготувати тонну деревного вугілля, вимагалося 10 - 12 кубометрів лісу. Будувалися залізоробні заводи, і починав гуляти сокира по сусідніх лісах. В наприкінці XVI століття королева Єлизавета Англійська змушена була заборонитивикористовувати ліс для виробництва вугілля. Через 25 - 30 років виплавка заліза була припинена майже по всій Англії. А в XVIII столітті російська імператриця Єлизавета спеціальним указом заборонила будуватизалізоробні заводи в радіусі 200 верст навколо Москви.
|
| Категорія: Чорний хліб металургії | Додав: 26.09.2016
|
| Переглядів: 1104
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
