Turinys
1. Geležies radimas gamtoje 3
2. Geležies gavimas 3
3. Fizikinės savybės 5
4. Cheminės savybės 6
5. Poveikis žmogaus sveikatai 7
6. Klausimai po paragrafu 8
1. Geležies radimas gamtoje
Grynos geležies (ferito) gamtoje randama labai retai. Jos yra randama
meteorituose ir sustingusioje magmoje. Grynos geležies taip pat aptikta ir
Mėnulio grunte.
Geležies rūda, tai gamtinė mineralų sankaupa, iš kurios gaunama geležis.
Rūdos būna įvairios mineralinės ir cheminės sudėties. Žinoma daugiau kaip
300 mineralų sudarančių geležies rūdą. Svarbiausios geležies rūdos –
magnetitas Fe3O4, hematitas – Fe2O3, sideritas – FeCO3, limonitas – HFeO2 ·
nH2O, getitas – FeOOH. Rūda, turinti daugiau kaip 50% geležies, vadinama
sodria, 50-25% – vidutine, mažiau kaip 25% – skurdžia rūda. Vidutinė ir
skurdi rūda sodrinama prieš dedant ją į aukštakrosnę ketui gauti.
Didžiausiuose telkiniuose geležies ištekliai siekia nuo kelių iki
keliasdešimties milijardų tonų: Kursko magnetinėje anomalijoje (Rusija) –
55, Minas gerais (Brazilija) -25. Daugiausia geležies rūdos (~90% visų
pasaulio išteklių) yra Ukrainoje, Rusijoje, Brazilijoje, Kanadoje,
Australijoje, JAV, Indijoje.
Lietuvoje yra įvairios mineralinės sudėties geležies rūdų. Didžiausi
telkiniai rasti pietrytinėje Lietuvos dalyje, Varėnos telkinyje. Rūdinis
telkinio metalas yra magnetitas. Šio telkinio ištekliai 142,2 mln. t.,
prognozuojami ištekliai – dar ~130 mln. t. Varėnos apylinkėse yra dar
keliolika į Varėnos telkinį panašių sankaupų, kurios sudaro Varėnos
geležies rūdos zoną. Pelkėse ir upių, tekančių pelkėtomis vietomis,
šlaituose rasta limonito (pelkių rūdos). Nedideliais kiekiais randama ir
kitų geležies rūdų.
2. Geležies gavimas
Pirmiausia žmogus savo reikmėms panaudojo meteoritinę geležį. Tik II
tūkstantmetyje pr.Kr. jis išmoko geležį gauti iš rūdų. Senovėje geležis
buvo lydoma iš limonito. Geležis ir jos dirbiniai įvairiose pasaulio šalyse
pradėti naudoti ir gaminti įvairiu laiku: Mažojoje Azijoje, Egipte,
Mesopotamijoje, Užkaukazėje, Indijoje – XII – IX a.pr.Kr., Viduržemio jūros
pakrantėse – XII – X a.pr.Kr., Europoje – VIII – II a.pr.Kr.
Lietuvoje geležies amžiaus pradžia laikomas V a.pr.Kr. Vietinė geležis
pradėta gaminti maždaug I a., o iki to laiko geležinių dirbinių turėta
nedaug. Kaip ir anksčiau, įrankiai buvo daromi iš akmens, žalvario, medžio,
kaulo, rago. Tuo laikotarpiu jau atsirado piliakalnių. Juose rasta židinių,
krosnelių metalams lydyti, gynybinių įrengimų.
Iki XIV a. geležis iš rūdos buvo redukuojama medžio anglimi žaizdre, į
kurį buvo pučiamas oras dumplėmis, kai kur naudojo medinius stūmoklinius
siurblius. Vėliau atsirado šachtinės krosnys, o nuo XVI a. – aukštakrosnės.
Lietuvoje geležis buvo lydoma iki XIX a. Liejyklos XV a. veikė Rūdininkų
girioje, vėliau – Kražiuose, Linkmenų, Raseinių, Ukmergės apylinkėse.
Ilgainiui darbo įrankių reikėjo vis daugiau, todėl teko tobulinti ir plėsti
geležies gamybą.
Iš geležies rūdų pirmiausia gaminamas ketus, o iš jo lydomas plienas.
Ketus gaunamas aukštakrosnėse. Jos būna įvairių dydžių. Aukštakrosnėse iš
vidaus išklota kaitrai atspari medžiaga, iš viršaus apdengta plieniniais
lakštais. Be pertraukos veikia apie 5-10 metų. Ji veikia priešpriešinės
srovės principu. Kietos medžiagos – įkrova juda iš viršaus žemyn, o dujų –
iš apačios į viršų. Degimui reikalingas pakaitintas iki 800-1200 oC oras
teikiamas pūstuvais. Pastaruoju metu vartojamas deguonimi įsodrintas oras
arba deguonis. Degant koksui susidaro CO2, kuris kildamas aukštyn reaguoja
su įkaitinta anglimi:
CO2 + C → 2CO↑
Karštas dujų mišinys teka pro įkrovą ir ją įkaitina. Iš įkrovos išgaruoja
drėgmė, redukuojama geležis ir kiti elementai, išsilydo metalas, susidaro
šlakas.
Geležis redukuojama anglimi, anglies(II) oksidu ir vandeniliu:
>570 oC
Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe arba
<570 oC
Fe2O3 → Fe3O4 → Fe
Suminė lygtis:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO↑
Redukcija vyksta viršutinėje aukštakrosnės dalyje. Redukuotoje geležyje
ištirpsta 3,5-4% anglies, šiek tiek Si, Mn, P. Toks lydinys yra ketus. Jis
nuteka į aukštakrosnės žaizdrą. Iš fliusų, susilydžiusių su kuro pelenais.
Neredukuota bergždžiąja uoliena ir oksidacijos produktais, susidaro šlakas,
kuris susirenka žaizdre ant metalo. Pro atskirus latakus periodiškai
išleidžiamas ketus ir šlakas.
Aukštakrosnėje gaunami tokie produktai: perdirbamasis, liejamasis ketus,
ferolydiniai, aukštakrosnės dujos ir šlakas. Tonai ketaus gauti sunaudojama
apie 2t rūdos, 0,65 t kokso, 3t oro. Be ketaus dar gaunama apie 0,5t šlako
ir 3t aukštakrosnės dujų.
Europoje aukštakrosnės pradėtos statyti XIV a. viduryje.
Išlydytas ketus gryninamas Marteno, Besemerio aparatuose konverteriniu
būdu arba
elektrinėse krosnyse. Didžioji priemaišų dalis sudega – susidaro