Proizvodnja sirovog željeza (materijali 2)

Ruda je mineralna nakupina u kojoj je udio korisne komponente ili više njih toliki da opravdava njeno ekonomično iskorištenje. Rude željeza su isplative za eksploataciju ako sadrže min. 25-30 %Fe.

Rude željeza se prema kemijskom sastavu dijele na:

• oksidne: magnetit (Fe3O4 ) - oko 72 %Fe, hematit (Fe2O3 ) - oko 70 %Fe, limonit (FeO(OH) - oko 50…66 %Fe

• karbonatne: siderit (FeCO3 ) - oko 48 %Fe • silikatne: šamozit (Fe,Mg)5Al(Si3Al)O10(OH)8

• sulfidne: pirit (FeS2 ).

Ruda željeza sastoji se od korisnog dijela (sve komponente koje sadrže željezo ), pratilaca (različiti elementi vezani s korisnim dijelom) i jalovine (spojevi koji su mehanički vezani uz korisni dio). Danas se za proizvodnju sirovog željeza koriste sljedeći načini:

• visoka peć (cca. 95 % ukupne proizvodnje)

• elektro-redukcijska peć (cca. 2…3 %)

• direktna redukcija (cca. 2…3 %). Proizvodnja sirovog željeza 6

• faza proizvodnje sirovog željeza iz visoke peći. - fizički (odstranjivanje jalovine, drobljenje) i - kemijski (sušenje, prženje i sl.) Proces proizvodnje sirovog željeza iz rude.

Proces proizvodnje sirovog željeza iz rude odvija se u dvije faze:

• faza pripreme željezne rude za metaluršku preradu

- fizički (odstranjivanje jalovine, drobljenje) i

- kemijski (sušenje, prženje i sl.)

• faza proizvodnje sirovog željeza iz visoke peći.

Pripremljena ruda zajedno s talioničkim dodacima i redukcijskim sredstvima dolazi u visoku peć za proizvodnju sirovog željeza.

Talionički dodaci (vapnenac CaCO3 – za kiselu jalovinu odnosno kvarcni pijesak SiO2 – za bazičnu jalovinu) u toku procesa vežu na sebe pepeo i jalovinu iz rude. Tako nastaje lako taljiva masa manje gustoće od taline željeza koja se skuplja na površini i ispušta kao troska.

Kao redukcijska sredstva (nosioci ugljika) koriste se koks (najčešće), zemni plin, nafta i praškasti ugljen. Koks u visokoj peći služi i kao nosilac toplinske energije procesa.

Proizvodnja čelika u visokoj peći počinje procesima redukcije (oslobađanja od kisika) željezne rude.

Redukcija se odvija direktno pomoću ugljika iz koksa (npr. Fe3O4 + 4C → 3Fe + 4CO) ili indirektno preko CO (FeO + CO → Fe + CO2 ). Reducirano (rastaljeno) željezo u dodiru s koksom, vapnencem, kremenom, zrakom i vatrostalnim ziđem peći otapa u sebi određene količine ugljika, dio pratećih elemenata (Mn i Si) i nečistoća (P i S).

Proizvod visoke peći je bijelo ili sivo sirovo željezo s relativno visokim masenim udjelom ugljika (2…4 %C), fosfora i sumpora te ostalih primjesa (6…10 %). Zbog povišenog masenog udjela ugljika i fosfora sirovo željezo je krhko i neuporabivo za tehničke primjene. Na tonu sirovog željeza dolazi tona sporednog proizvoda troske (šljake) koja služi kao podloga za nasipanje pruga, za izradu mineralne vune, cementa i umjetnog gnojiva.