2011-12-04 22:39:45   来源:   点击:

    铁矿石是地壳主要组成成分之一,铁在自然界中分布非常广泛,铁的发现和大规模使用,是人类发展史上的一个光辉里程碑,它把人类从石器时代、铜器时代带到了铁器时代,推动了人类文明的发展。至今,铁仍然是现代化学工业的基础,人类进步不可缺少的金属材料。世界上最大的铁矿储藏地区,位於南极大陆的铁矿蕴藏丰富,有「南极铁山」之称,可供世界开发利用200年。

    铁的化学符号Fe的来源是拉丁文名称Ferrum。

    【原子序】26

    【比重】7.85─7.88

    【熔点】1530℃

    【沸点】2450℃

    【周期表】第三族元素

    【颜色】银白色

    【铁的特性】

    (一)富展性及延性。

    (二)溶於稀酸类,不溶於水、乙醇、乙醚及硷类。

    (三)在潮湿空气中会很容易生锈。

    (四)广泛存於铁矿中

    (1)磁铁矿:重要之铁矿原料,用於炼铁。产於花莲县秀林乡三栈溪、立雾溪;大屯山火山群安山岩及北部和西部海岸。

    (2)黄铁矿:可用於硫酸和绿矾的制造。产於台北县瑞芳金瓜石,花莲县秀林、万荣及卓溪。

    (3)铬铁矿:铬用以制造耐火铬砖以作冶金炉的内衬,炉面涂料。产於海岸山脉(嘉武、电光)

    (五)纯铁在工业上用途颇少。工业用铁有碳存在,由微量多至约5%,分为铸铁、锻铁及钢三种。

    (1)铸铁(生铁):含碳量高,1.7%~4.5%,硬而脆,凝固时体积膨胀,适合铸造。

    (2)钢:含碳量,0.2%~1.7%,适合铸造及锻接。

    (3)锻铁(熟铁):含碳量低,0.2%以下,含有1%~3%的纤维状杂质物,接近纯铁,富延性及展性,适合锻接。

    (六)很强的铁磁性。

    (七)良好的可塑性和导热性。

    【铁矿的冶炼】

    (一)原理:利用还原法,以焦炭为还原剂,把铁矿中的铁还原出来。

    (二)原料

    (1)铁矿(铁的氧化物);氧化铁若为褐铁矿或菱铁矿,需先锻烧除去水份,使其分解为氧化铁。

    (2)碳(焦炭):燃料及还原剂。

    (3)热空气:使焦炭燃烧成CO,并产生高温;C及CO可将氧化铁还原成铁。

    (4)熔剂:结合铁矿中的杂质,使成为液体流出。流出的液体,称为熔渣(CaSiO3)。熔渣可除去杂质,熔渣熔点低,密度小於铁,可浮於熔铁表面,以防止铁再被氧化。熔渣可作为水泥的原料。

    (三)装置

    高炉(鼓风炉)是炼铁的主要装置,外有钢制外壳,下部由风口鼓入热空气,不分昼夜连续运转,并不断从炉顶加入原料,以保持炉身满载。炼制的铁为生铁(铸铁),含碳多。

    (四)反应式

    (1)碳+氧(不足)→一氧化碳

    (2)氧化铁+一氧化碳→铁+二氧化碳(CO为还原剂)

    (3)氧化铁+碳→铁+二氧化碳(C为还原剂)

    参考资料

    1. 台湾省矿务局
    2. 【现代工艺概论】张长杰/着,东大图书有限公司,1981年。
    3. 【金属材料】吕璞石、黄政贤/着,文经图书有限公司,1986年。

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