12. Kovy

Ušlechtilé kovy

K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Cr

Fe

Co

Ni

Sn

Pb

H

Cu

Ag

Hg

Au

Podskupina I

Podskupina II

Podskupina III

Podsk. IV

Podsk. V

Podskupina V

• reagují jen s lučavkou královskou (směs HNO3 a HCl v poměru 1:3)

Vysoká pec

• vysoká ± 30 m (i více, např. v Ostravě až 60 m), průměr ±10 m

• je postavena z ocelových plátů vyzděných žáruvzdorným materiálem (šamot), z vnější strany je chlazena vodou nebo vzduchem

• každá pec bývá cca 10 let nepřetržitě v provozu, poté je odstavena a zrenovovaná

• princip: redukce železné rudy koksem za vysokých teplot v přítomnosti předehřátého vzduchu a struskotvorných přísad

HORNÍ ČÁST (kychta)

• pec se shora neustále plní vsázkou

• součást vsázky:

  • železná ruda

  • koks (redukční činidlo)

  • vápenec (struskotvorná přísada)

• po vložení vsázky dochází k jejímu vysoušení

  • CaCO3 → CaO + CO2

• část CO2 se redukuje reakcí s koksem

  • CO2 + C → 2 CO

• vznikají zde odpadní plyny, které odsud odchází: CO2, CO, N2, H2, CH4

STŘEDNÍ ČÁST

• Vsázka sestupuje do střední části pece o teplotě 600 - 1000°C

• Při styku se se spalinami obsahujícími CO probíhá nepřímá redukce oxidů železa

  • Fe2O3 + CO → Fe3O4 + CO2

  • Fe3O4 + CO → FeO + CO2

  • FeO + CO → Fe + CO2

• Dále zde dochází k nauhličení železa (pomocí CO, CO2)

• Uhlík má tendenci vnikat do houbovitého železa, kde vytvoří karbid triželeza Fe3C, který je v železe velmi dobře rozpustný

NEJNIŽŠÍ ČÁST

• Dochází k přímé redukci a výrobě železa

  • FeO + CO → Fe + CO2

• Výfučnami se do pece vhání předehřátý vzduch, spaluje se zde koks na CO2 (exotermní reakce), díky tomu teplota se ve spodní části zvýší na 2000 °C

• Oxid uhličitý je dále redukován na CO

  • C + O2 → CO2

  • CO2 + C → CO

• CO odchází vzduchem v peci vzhůru a ve střední části pece napomáhá nepřímé redukci

• Pod výfučnami je nístěj (dno pece)

• V její spodní části se hromadí železo, nad ním plave struska (zabraňuje zpětné oxidaci železa)

• Po zaplnění následuje tzv. odpich (vypouštění surového železa i strusky)

STRUSKA

• složení: CaCO3, SiO2, Al2O3

• po použití se dále používá ve stavebnictví při výrobě cementu a tvárnic

SUROVÉ ŽELEZO

• má vysoký obsah uhlíku (± 4% )a dalších příměsí, není kujné ani tažné, je křehké

• zpracovává se na litinu nebo ocel

a) LITINA

• obsah uhlíku nad 2,1%

• pevná a tvrdá, ale křehká

• vyrábí se roztavením surového železa a jeho odlitím do tvaru

• slouží k výrobě nádobí, radiátorů, plátů na kamna, kanálových poklopů, podstavců strojů atd.

b) OCEL

• slitina železa a uhlíku (max. 2,1%), popř. dalších legujících prvků

• vyrábí se v ocelárnách

VÝROBA OCELI

• spočívá ve snížení obsahu uhlíku a odstranění dalších nežádoucích příměsí ze surového železa

• 2 fáze výroby oceli jsou společné všem výrobním postupům:

ZKUJŇOVÁNÍ

• dochází k oxidaci nežádoucích příměsí v surovém železu

• probíhá v konvertorech, Martinských pecích nebo v elektrických pecích