Введення
Желе? зо - елемент восьмий групи четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів lt; # 68 src= doc_zip1.jpg / gt;
Електронна формула
s22s22p63s23p63d64s2
Характерні ступеня окислення:
Ступінь окисленияОксидГидроксидХарактерПримечания+2FeOFe(OH)2Слабоосновный+3Fe2O3Fe(OH)3Очень слабка основа, іноді - амфотерний + 6Не отриманий lt; H2FeO4 gt; * КіслотнийСільний окислювач * Кислота у вільному вигляді не існує - отримані тільки її солі
Для заліза характерні ступені окислення - +2 і +3.
Ступені окислення +2 відповідає чорний оксид FeO і зелений гідроксид Fe (OH) 2. Вони мають основний характер. У солях Fe (+2) присутня у вигляді катіона. Fe (+2) - слабкий відновник.
Ступені окислення +3 відповідають червоно-коричневий оксид Fe2O3 і коричневий гідроксид Fe (OH) 3. Вони носять амфотерний характер, хоча і кислотні, і основні властивості у них виражені слабо. Так, іони Fe3 + остачі гідролізуються lt; # 17 src= doc_zip3.jpg / gt;
Залізо (+3) найчастіше проявляє слабкі окисні властивості.
Ступені окислення +2 і +3 легко переходять між собою при зміні окисно-відновних умов.
Крім того, існує оксид Fe3O4, формальна ступінь окислення заліза в якому +8/3. Однак цей оксид можна також розглядати як ферит заліза (II) Fe + 2 (Fe + 3O2) 2.
Також існує ступінь окислення +6. Відповідного оксиду та гідроксиду у вільному вигляді не існує, але отримані солі - ферати (наприклад, K2FeO4). Залізо (+6) знаходиться в них у вигляді аніону. Ферати є сильними окислювачами.
Знаходження заліза в природі
Залізні руди досить широко поширені на Землі. Назви гір на Уралі говорять самі за себе: Висока, Магнітна, Залізна. Агрохіміки в грунтах знаходять сполуки заліза.
Залізо входить до складу більшості гірських порід. Для отримання заліза використовують залізні руди з вмістом заліза 30-70% і більше.
Основними залізними рудами є:
Магнетит (магнітний залізняк) - Fe3O4 містить 72% заліза, родовища зустрічаються на Південному Уралі, Курської магнітної аномалії.
Гематит (залізний блиск, кровавик) - Fe2O3 містить до 65% заліза, такі родовища зустрічаються у Криворізькому районі.
лимона (бурий залізняк) - Fe2O3 * nH2O містить до 60% заліза, родовища зустрічаються в Криму.
Пірит (сірчаний колчедан, залізний колчедан, котяче золото) - FeS2 містить приблизно 47% заліза, родовища зустрічаються на Уралі.
Способи отримання заліза
В даний час основним промисловим способом переробки залізних руд є виробництво чавуну доменним процесом. Чавун - це сплав заліза, що містить 2,2-4% вуглецю, кремній, марганець, фосфор, сірку. Надалі велика частина чавуну піддається переділу на сталь. Сталь відрізняється від чавуну основному меншим вмістом вуглецю (до 2%), фосфору і сірки.
Останнім часом велика увага приділяється розробці методів прямого одержання заліза з руд без здійснення доменного процесу. Ще в 1899 р Д. І. Менделєєв писав: Я вважаю, що прийде з часом знову пора шукати способів прямого одержання заліза і сталі з руд, минаючи чавун raquo ;. Слова великого хіміка виявилися пророчими: такі способи знайдені і реалізовані в промисловості.
Спочатку пряме відновлення заліза проводили в злегка похилих обертових печах, схожих на печі, в яких отримують цемент. У піч безперервно завантажують руду і вугілля, які поступово переміщаються до виходу, протитечією йде нагріте повітря. За час перебування в печі руда поступово підігрівається (до температур нижче температури тиску заліза) і відновлюється. Продуктом такого виробництва є суміш шматків заліза і шлаку, яку легко розділити, так як залізо до плавлення не доводить.
Інтерес до прямому відновленню заліза з руд зріс і останнім часом у зв'язку з тим, що, крім економії коксу, воно дає можливість отримувати залізо високої чистоти. Отримання чистих металів - одна з найважливіших завдань сучасної металургії. Такі метали необхідні багатьом галузям промисловості.
Отримати технічно чисте залізо прямим відновленням можна, якщо руду піддати збагаченню: істотно підвищити масову частку заліза, відокремивши пусту породу, і знизити вміст шкідливих домішок (таких, як сірка і фосфор).
Спрощено процес підготовки залізної руди до відновлення можна представити так. Руду подрібнюють в дробильних пристроях і подають на магнітний сепаратор. Він являє собою барабан з електромагнітами, на який за допомогою транспортера подається подрібнена руда. Порожня порода вільно проходить через магнітне поле і падає. Зерна руди, що містять магнітні мінерали заліза, намагнічуються, притягуються і відокремлюються від барабана пізніше порожньої породи. Таку магнітну сепарацію можна повторити ...
