кілька разів.
Найкраще піддаються магнітному збагаченню руди, що містять магнетит Fе3О4, який володіє сильними магнітними властивостями. Для слабомагнітних руд іноді перед збагаченням застосовують магнетизирующие випал - відновлення оксидів заліза в руді до магнетиту:
Fe2O2 + H2=2Fe3O4 + H2O
або
ЗFе2О3 + CO=2Fе3О4 + CO2
Після магнітної сепарації руду збагачують методом флотації. Для цього руда поміщається в ємність з водою, де розчиняють флотаційні реагенти - речовини, які вибірково адсорбуються на поверхні корисної мінералу і не адсорбуються на порожній породі. У результаті адсорбції флотореагента частинки мінералу не змочуються водою і не тонуть.
Через розчин пропускають повітря, бульбашки якого прикріплюються до шматочках мінералу і піднімають їх на поверхню. Частинки порожньої породи добре змочуються водою і падають на дно. Збагачену руду збирають з поверхні розчину разом з піною.
У результаті повного процесу збагачення вміст заліза в руді може бути підвищено до 70-72%. Для порівняння зазначимо, що вміст заліза в чистому оксиді Fе3О4 становить 72,4%. Так що вміст домішок в збагаченій руді досить незначно. До теперішнього часу запропоновано понад сімдесят методів прямого одержання заліза з руд з використанням твердих і газоподібних відновників. Розглянемо принципову схему одного з них, який використовується в нашій країні.
Процес проводять у вертикальній печі, в яку зверху подають збагачену руду, а знизу - газ, службовець відновником. Цей газ отримують конверсією природного газу (тобто спалюванням природного газу в нестачі кисню). Відновлювальний газ містить 30% СО, 55% Н2 і 13% води і вуглекислого газу. Отже, відновниками оксидів заліза служать оксид вуглецю (II) і водень:
O4 + 4H2=3Fe + 4H2OO4 + 4CO=3Fe + 4CO2
Відновлення ведеться при температурі 850 - 900 ° С, що нижче температури плавлення заліза (1539 °). СО і Н2, що не прореагували з оксидами заліза, знову повертаються в піч після видалення з них пилу, води і вуглекислого газу. Ці оборотні гази служать і для охолодження одержуваного продукту. В результаті процесу прямого відновлення руди виходить залізо у вигляді металевих окатишів або губки raquo ;, вміст металу в яких може досягати 98 - 99%. Якщо прямим відновленням отримують сировину для подальшої виплавки сталі, то воно зазвичай містить 90 - 93% заліза.
Для багатьох сучасних галузей техніки потрібно залізо ще, більш високого ступеня чистоти. Очистку технічного заліза проводять карбонільним методом. Карбоніли - це сполуки металів з оксидом вуглецю (II) СО. Залізо взаємодіє з СО при підвищеному тиску і температурі 100-200 °, утворюючи пентакарбоніл:
е + 5СО=Fе (СО) 5
пентакарбонила заліза - рідина, яку можна легко відокремити від домішок перегонкою. При температурі близько 250 ° карбоніл розкладається, утворюючи порошок заліза:
е (СО) 5=Fе + 5СО
Якщо отриманий порошок піддати спеканию у вакуумі або атмосфері водню, то вийде метал, який містить 99,98- 99,999% заліза. Ще більш глибокого ступеня очищення заліза (до 99,9999%) можна досягти методом зонної плавки.
Залізо високої чистоти потрібно насамперед для вивчення його властивостей, тобто для наукових цілей. Якщо не вдалося б отримати чисте залізо, то не впізнали б, що залізо - м'який, легко оброблюваний метал. Хімічно чисте залізо набагато більш інертно, ніж залізо технічне.
Важливою галуззю використання чистого заліза є виробництво спеціальних феросплавів, властивості яких погіршуються в присутності домішок
Фізичні властивості простої речовини заліза
Залізо - типовий метал, у вільному стані - сріблясто-білого кольору з сіруватим відтінком. Чистий метал пластичний, різні домішки (зокрема - вуглець) підвищують його твердість і крихкість. Має яскраво вираженими магнітними властивостями. Часто виділяють так звану «тріаду заліза» - групу трьох металів (залізо Fe, кобальт Co, нікель Ni), що володіють схожими фізичними властивостями, атомними радіусами і значеннями електронегативності.
Для заліза характерний поліморфізм, воно має чотири кристалічні модифікації:
· до 769 ° C існує?-Fe (Ферит) з об'емноцентрірованной кубічними гратами і властивостями феромагнетика (769 ° C? 1 043 K - точка Кюрі для заліза);
· в температурному інтервалі 769-917 ° C існує?-Fe, Який відрізняється від?-Fe Тільки параметрами об'емноцентрірованной кубічних грат і магнітними властивостями парамагнетика;
· в температурному інтервалі 917-1394 ° C існує?-Fe (Аустеніт) з гранецентрованою кубічними гратами;
· вище 1 394 ° C стійко?-Fe З об'емноцентрірованной кубічними гратами.
Металознавство не надає?-Fe Як окрему фазу і розглядає її як різновид?-Fe. При нагрів...
