Raua ja tema sulamite tootmine

Metalle leidub looduses väga harva puhaste maakidena, enamasti on nad ikka ühenditena. Maakidest metallide ja nende sulamite tootmist nimetatakse metallurgiaks. Tuntakse kolme erinevat metallide tootmise viisi:

1. Haruldasi ja värvilisi metalle toodetakse kloormetallurgiliselt. Sel juhul töödeldakse toormaaki klooriga. Metallid reageerides klooriga muutuvad kloriidideks, sellisel kujul nad eraldatakse ja seejärel töödeldakse puhtaks metalliks. Nii toodetakse titaani, tantaali, tina jne.

2. Hüdrometallurgia põhineb maakide töötlemisel niisuguste kemikaalide lahustega (hapete, leeliste), mis maagis oleva metalliga reageerides viivad selle ioonidena lahusesse. Lahuse järgneval töötlemisel eraldatakse metall sellest lihtainena.

3. Vanimaks ja kõige levinumaks metallurgiaharuks on pürometallurgia (püro tähendab ladina keeles leeki). Siin sulatatakse metall maagist välja kõrge temperatuuriga. See kõrge temperatuuriga leek saadakse kütuste põletamisel. Nii toodetakse rauda ja tema sulameid, vaske jne.

Nagu me eelnevast teame, esineb raud rauamaakides oksiidina. Sellest tuleb raud välja redutseerida. Selleks kasutatakse enamasti koksi - seega sütt või süsinikoksiidi:

Fe3O4+ 4C = 3Fe + 4CO

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Täiesti puhast rauda pole võimalik nii toota, ikka sisaldab ta mõningal määral süsinikku. Kuna selline sulam on korrosioonile vastupidavam, siis tööstuslikult toodetaksegi mitte puhast rauda, vaid malmi ja terast.

Vaatame üht võimalikku tootmisprotsessi lähemalt. Malmi toodetakse spetsiaalsetes šahtahjudes - kõrgahjudes, mis on ehitatud tulekindlatest tellistest ja mille kõrgus on üle 40 meetri. Kõrgahi töötab kord käikulastuna mitu aastat vahetpidamata kuni remondini. Miks peab ahi pidevalt ilma vaheaegadeta töötama?

..........................................................................................................................

..........................................................................................................................

Kütusena kasutatakse kõrgahjus koksi, sest tal on suur kütteväärtus ja väike tuhasisaldus. Miks peab tuhasisaldus väike olema?

...........................................................................................................................

Koksi on lisaks vajaliku kõrge temperatuuri (ca 1800°C) loomisele veel teisigi ülesandeid. Koksiga redutseeritakse maagist raud ja rikastatakse (eraldatakse suur osa aherainest). Ühe tonni malmi tootmiseks kulub umbes 800 kg koksi.