Na vida, encontramos constantemente ligas, sendo a mais comum o aço. Portanto, não é de surpreender que alguém tenha uma pergunta sobre como o aço é feito?

O aço é uma das ligas de ferro e carbono, que é amplamente utilizada em Vida cotidiana. O processo de produção do aço é multi-estágio e consiste em várias etapas: mineração e beneficiamento de minério, produção de sinter, produção de ferro e fundição de aço.

Minério e sinter

Os depósitos de minério possibilitam a extração de rochas ricas e pobres. O minério rico pode ser usado imediatamente como matéria-prima de produção. Para poder fundir o minério pobre, ele deve ser enriquecido, ou seja, o teor de metal puro deve ser aumentado. Para isso, o minério é triturado e, por meio de diversas tecnologias, são separadas as partículas ricas em compostos metálicos. Por exemplo, para minérios de ferro, a separação magnética é usada - o efeito campo magnético na matéria-prima para separar as partículas ricas em ferro.

Obtém-se um concentrado de baixa dispersão, que é sinterizado em pedaços maiores. O resultado da torrefação de minérios de ferro é aglomerado. Os tipos de aglomerados recebem o nome das principais matérias-primas que compõem sua composição. No nosso caso, trata-se de um sinter de minério de ferro. Agora, para entender como o aço é feito, é necessário seguir o processo tecnológico.

Produção de ferro fundido.

O ferro fundido é fundido em altos-fornos, que operam no princípio de contrafluxo. O carregamento de sinter, coque e outros materiais de carga é realizado por cima. De baixo para cima, em direção a esses materiais, sobem fluxos de gás quente provenientes da combustão do coque. Uma série de processos químicos se inicia, resultando na redução do ferro e sua saturação com carbono. Regime de temperatura enquanto permanece na região de 400-500 graus Celsius. Nas partes inferiores do forno, onde o ferro reduzido é gradualmente reduzido, a temperatura sobe para 900-950 graus. Uma liga líquida de ferro e carbono é formada - ferro fundido. Para o principal características químicas ferro fundido incluem: um teor de carbono superior a 2,14%, a presença obrigatória de enxofre, silício, fósforo e manganês na composição. O ferro fundido é altamente frágil.

Fundição de aço.

Agora estamos perto de último estágio para aprender como o aço é feito. Quimicamente, o aço difere do ferro fundido por ter um teor de carbono mais baixo; Assim, a principal tarefa processo de produção– reduzir o teor de carbono e outras impurezas na principal liga de ferro. Para a produção de aço, são utilizados fornos abertos, conversores de oxigênio ou fornos elétricos.

De várias tecnologias o ferro fundido é soprado com oxigênio a temperaturas muito altas. O processo inverso ocorre - a oxidação do ferro ao nível das impurezas incluídas na liga. A escória resultante é posteriormente removida. Como resultado do sopro com oxigênio, o teor de carbono diminui e o ferro fundido é convertido em aço.

Elementos de liga podem ser adicionados ao aço para alterar as propriedades do material. Portanto, liga ferro-carbono com teor de ferro de pelo menos 45% é considerada aço.

Os processos acima explicaram como o aço é feito, de quais materiais e usando quais tecnologias.

Muito antes do ferro, as pessoas aprenderam a minerar e. Há apenas 450 anos, os espanhóis, que desembarcaram na América Central e do Sul, descobriram lá cidades ricas com enormes prédios públicos, palácios e templos. No entanto, descobriu-se que os índios ainda não conheciam o ferro. Suas ferramentas e armas eram feitas apenas de pedra.

Sabe-se da história que os povos do Egito, Mesopotâmia e China por 3-4 mil anos aC. e. produziu gigantesco obras de construção para aproveitar o poder dos rios poderosos e direcionar as águas para os campos. Para todos esses trabalhos, muitas ferramentas foram necessárias - picaretas, enxadas, arados e, para proteger contra ataques nômades, muitas armas - espadas e flechas. Ao mesmo tempo, cobre e estanho foram extraídos não tanto. Portanto, o desenvolvimento da produção exigiu um novo metal, mais comum na natureza. A busca por esse metal não foi fácil: os minérios de ferro têm pouca semelhança com o metal e, nos tempos antigos, é claro, era difícil para uma pessoa adivinhar que eram eles que continham o metal de que precisava. Além disso, é muito macio em si mesmo; é um material pobre para a fabricação de ferramentas e armas.

Muito tempo se passou até que uma pessoa aprendesse a extrair ferro dos minérios e fazer e a partir dele.

É possível que as primeiras descobertas do ferro como material de fabricação vários itens associados aos achados de meteoritos de ferro, consistindo de ferro nativo com uma mistura de níquel. Talvez, observando como o ferro meteórico enferruja, as pessoas adivinharam que o ferro está contido em ocres terrosos amarelos, que são frequentemente encontrados na superfície da terra, e então descobriram maneiras de fundir o ferro.

De acordo com dados históricos, cerca de mil anos aC. e. na Assíria, Índia, Urartu e alguns outros países já sabiam extrair e processar o ferro. Foi usado para fazer ferramentas e várias armas. No século 7 BC e. a população agrícola, que vivia ao longo do Dnieper e nas estepes do Mar Negro, também extraía ferro habilmente. A partir dele, os citas fizeram facas, espadas e pontas de flechas e lanças, e outros itens militares e domésticos.

A extração e a arte do processamento do ferro eram difundidas por toda a Rússia Antiga.

Os ferreiros, popularmente chamados de "astutos" naqueles dias, não apenas processavam, mas geralmente extraíam o ferro dos minérios. Eles eram altamente respeitados. Nos contos populares, o ferreiro derrota a Serpente Gorynych, que personificava as forças do mal, e realiza muitos outros feitos heróicos.

O ferro é um metal macio que se presta bem ao forjamento, mas em forma pura impróprio para a fabricação de ferramentas. Apenas ligas de ferro com outras substâncias lhe dizem propriedades obrigatórias incluindo dureza. Mais importante para economia nacional duas ligas de ferro e carbono - ferro fundido contendo mais de 2% (até 6%) de carbono, e aço contendo de 0,03 a 2% de carbono.

Nos tempos antigos, as pessoas não tinham ideia sobre o ferro fundido, mas aprenderam a fazer aço a partir do ferro. Fundiam ferro em forjas primitivas, misturando minério de ferro com carvão. Eles obtiveram a alta temperatura necessária para a fundição de minério de ferro usando foles de sopro comuns. Eles foram acionados pelas mãos e, mais tarde, pelo poder da água, montando moinhos de água. Após a fundição do minério de ferro, obteve-se uma massa sinterizada de ferro granulado, que foi então forjada em bigornas.

Para obter o aço do ferro, tiras finas de ferro forjado eram cobertas com carvão e calcinadas junto com carvão por vários dias. É claro que pouco aço era obtido dessa maneira e era caro. Os segredos da fabricação de aço foram mantidos da maneira mais estrita. Ela era especialmente famosa aço damasco- bulat, - o método de obtenção que foi desenvolvido, aparentemente, por antigos mestres indianos e depois dominado por mestres árabes.

No entanto, todos esses métodos de processamento de minério de ferro e fabricação de aço produziram pouco metal. A necessidade cada vez maior disso forçou as pessoas a procurar novas maneiras de obter resultados significativos. grandes quantidades metal. No final do século XIV - início do século XV, começaram a ser construídos fornos para fundição de ferro já com 2-3 m de altura para obter mais metal. Os mestres que fundiam nesses fornos notaram que alguns derretimentos não tiveram sucesso. Em vez de ferro, formou-se uma massa semelhante ao ferro na fornalha, que, quando resfriada, deu uma substância quebradiça e não forjada. Mas, ao contrário do ferro e do aço, essa massa tinha uma propriedade notável: era obtida em um forno em estado fundido na forma de líquido, podia ser liberada através de orifícios do forno e vazada dele Formas diferentes. Era ferro fundido.

É claro que, antigamente, os metalúrgicos não conseguiam explicar por que, em alguns casos, o ferro maleável sinterizado estava no forno e, em outros, o ferro fundido líquido. A química como ciência não existia naquela época, e nenhum dos mestres que fabricavam o ferro sabia que tudo consistia na proporção entre minério, carvão e ar que entrava na fornalha durante a fundição. Quanto mais ar (mais precisamente, oxigênio) for introduzido no forno, mais carbono será queimado e se transformará em dióxido de carbono, que evaporará, e pouco carbono permanecerá no ferro: é assim que o aço é obtido. Se houver menos ar, muito carbono se dissolve no ferro: o ferro fundido é formado.

Muito rapidamente, as pessoas aprenderam a usar o ferro fundido não apenas para fundições, mas também para fazer ferro maleável a partir dele. Para fazer isso, um pedaço de ferro fundido foi aquecido em fornos e, assim, queimou o excesso de carbono.

A invenção da máquina a vapor e do tear no século XVIII e principalmente construindo ferrovias dentro início do XIX dentro. exigia uma grande quantidade de metal. Novamente, mudanças fundamentais eram necessárias na produção de ferro e aço.

Em 1784, na Inglaterra, Cort introduziu o processamento de ferro fundido nos chamados fornos de chama ou reverberatórios. Este processo foi nomeado poça. Em um forno reverberatório, eles começaram a usar em vez de madeira. O uso do carvão na fundição costumava ser dificultado pelo enxofre que o carvão contém. Ele penetrou no ferro quando entrou em contato com o carvão. E o ferro contendo enxofre tornou-se quebradiço assim que foi aquecido.

Em um forno reverberatório, a fornalha é separada por um limiar do banho onde o ferro fundido é fundido e, portanto, o carvão não entra em contato direto. O ferro fundido é aquecido por uma chama e ar quente que passa sobre ele do forno e é refletido do teto do forno. Junto com o aprimoramento do método de produção do ferro fundido, intensificaram-se as buscas por novos métodos de fabricação do aço.

O segredo da fabricação do aço de Damasco - aço damasco - foi descoberto pelo famoso metalúrgico russo Pavel Petrovich Anosov, que trabalhou na primeira metade do século XIX na Usina Metalúrgica de Zlatoust. Ele derreteu ferro em pequenos cadinhos com grafite, que também é carbono, e obteve um maravilhoso aço de Damasco. O clichê feito desse aço era mais forte que o aço inglês mais forte, que na época era considerado o melhor do mundo.

Em 1856, o engenheiro inglês Bessemer propôs soprar ar nos "bicos" - orifícios no fundo da retorta - através de ferro fundido fundido, devido ao qual, em 10 a 20 minutos, todo o excesso de carvão se transformou em dióxido de carbono e ferro fundido em aço.

Mais tarde, um método de fusão do aço em fornos reverberatórios, chamado lareira. Os fornos reverberatórios de lareira aberta são muito melhores do que os antigos fornos reverberatórios. NO dispositivos especiais fornos de lareira aberta - regeneradores - ar e gás combustível obtido a partir do carvão são pré-aquecidos a 1000 °. O aquecimento ocorre devido ao calor dos gases de combustão provenientes do mesmo forno. O aquecimento do gás e do ar contribui para o desenvolvimento (durante a combustão do gás) de uma temperatura de cerca de 1800 °. Isso é suficiente para derreter sucata de ferro e aço.

O aço especialmente de alta qualidade é agora fundido em fornos elétricos, onde o metal é obtido por fusão em um arco voltaico, cuja temperatura atinge 3000 °. As vantagens da fundição elétrica são que o metal não é contaminado com impurezas nocivas, que estão sempre presentes nos gases combustíveis queimados em fornos convencionais.

O ferro fundido é fundido em altos-fornos. A altura de um alto-forno moderno, juntamente com dispositivos auxiliares, é de 40 metros ou mais. Para diminuir o ponto de fusão do minério de ferro, adiciona-se fluxo, ou veado de lata, - uma substância que, combinada com algumas partes constituintes do minério, forma uma escória de baixo ponto de fusão. Normalmente, espatoflúor ou fluorita, etc., são usados ​​como fundente. Uma mistura de minério e fundente é chamada carregar. A carga é despejada em outra fornalha intercalada com coque, que, ao ser queimado, aquece e derrete toda a mistura. O coque queima normalmente apenas se o ar for soprado, pré-aquecido a 600-850 °. O ar é aquecido por gases que saem do alto-forno em torres de aço - cauiopax, - forrado com tijolos no interior.

Na parte mais baixa do forno, incandescente, encontrando-se com o ar quente, queima. Isso produz dióxido de carbono (CO2). À medida que sobe, transforma-se em outro gás - monóxido de carbono (CO), caracterizado por alta atividade química.

O monóxido de carbono retira vorazmente o oxigênio dos óxidos de ferro. Assim liberado ferro metálico contendo carbono, t. ferro fundido, que então flui para parte inferior altos-fornos. De tempos em tempos, ele é liberado através de um orifício especial no forno e flui para os moldes, onde esfria.

O ferro é um elemento de um subgrupo secundário do oitavo grupo do quarto período sistema periódico elementos químicos de D. I. Mendeleev com número atômico 26. É designado pelo símbolo Fe (lat. Ferrum). Um dos metais mais comuns na crosta terrestre (segundo lugar depois do alumínio). Metal de média atividade, agente redutor.

Principais estados de oxidação - +2, +3

Uma substância simples o ferro é um metal branco prateado maleável com alta reatividade química: o ferro corrói rapidamente em altas temperaturas ou em alta umidade no ar. Em oxigênio puro, o ferro queima e, em um estado finamente disperso, inflama-se espontaneamente no ar.

Propriedades químicas de uma substância simples - ferro:

Enferrujando e queimando em oxigênio

1) No ar, o ferro é facilmente oxidado na presença de umidade (ferrugem):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Um fio de ferro aquecido queima em oxigênio, formando incrustações - óxido de ferro (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° С)

2) Em altas temperaturas (700–900°C), o ferro reage com o vapor de água:

3Fe + 4H 2 O - t° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) O ferro reage com não metais quando aquecido:

2Fe+3Cl2 →2FeCl3 (200°C)

Fe + S – t° → FeS (600 °С)

Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° С)

4) Em uma série de voltagens, está à esquerda do hidrogênio, reage com os ácidos diluídos Hcl e H 2 SO 4, enquanto sais de ferro (II) são formados e o hidrogênio é liberado:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (as reações são realizadas sem acesso ao ar, caso contrário Fe +2 é gradualmente convertido pelo oxigênio em Fe +3)

Fe + H 2 SO 4 (diferença) → FeSO 4 + H 2

Em ácidos oxidantes concentrados, o ferro se dissolve apenas quando aquecido, passa imediatamente para o cátion Fe 3+:

2Fe + 6H 2 SO 4 (conc.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (conc.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(no frio, ácidos nítrico e sulfúrico concentrados passivar

Prego de ferro mergulhado em uma solução azulada vitríolo azul, gradualmente coberto com um revestimento de cobre metálico vermelho

5) O ferro desloca metais à sua direita em soluções de seus sais.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

A anfotericidade do ferro se manifesta apenas em álcalis concentrados durante a fervura:

Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 ↓ + H 2

e forma-se um precipitado de tetra-hidroxoferrato(II) de sódio.

Ferro técnico- ligas de ferro com carbono: ferro fundido contém 2,06-6,67% C, aço 0,02-2,06% C, outras impurezas naturais (S, P, Si) e aditivos especiais introduzidos artificialmente (Mn, Ni, Cr) estão frequentemente presentes, o que torna as ligas de ferro tecnicamente características benéficas- dureza, térmica e resistência à corrosão, maleabilidade, etc. .

Processo de produção de ferro em alto-forno

O processo de alto-forno de produção de ferro consiste nas seguintes etapas:

a) preparação (torrefação) de minérios de sulfeto e carbonato - conversão em minério de óxido:

FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° C, -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° C, -CO 2)

b) queima de coque com jato quente:

C (coque) + O 2 (ar) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (coque) ⇌ 2CO (700-1000 ° C)

c) redução de minério de óxido com monóxido de carbono CO em sucessão:

Fe2O3 →(CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe

d) cementação do ferro (até 6,67% C) e fusão do ferro fundido:

Fe (t ) →(C(Coca)900-1200°С) Fe (g) (ferro fundido, t pl 1145°С)

No ferro fundido, a cementita Fe 2 C e a grafite estão sempre presentes na forma de grãos.

Produção de aço

A redistribuição de ferro fundido em aço é realizada em fornos especiais (conversor, lareira, elétrico), que diferem no método de aquecimento; temperatura do processo 1700-2000 °C. O sopro de ar enriquecido com oxigênio queima o excesso de carbono do ferro fundido, assim como enxofre, fósforo e silício na forma de óxidos. Nesse caso, os óxidos são capturados na forma de gases de exaustão (CO 2, SO 2), ou são ligados em uma escória facilmente separada - uma mistura de Ca 3 (PO 4) 2 e CaSiO 3. Para obter aços especiais, aditivos de liga de outros metais são introduzidos no forno.

Recibo ferro puro na indústria - eletrólise de uma solução de sais de ferro, por exemplo:

FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90°C) (eletrólise)

(existem outros métodos especiais, incluindo a redução de óxidos de ferro com hidrogênio).

O ferro puro é usado na produção de ligas especiais, na fabricação de núcleos de eletroímãs e transformadores, o ferro fundido é usado na produção de peças fundidas e aço, o aço é usado como materiais estruturais e de ferramentas, incluindo desgaste, calor e corrosão -materiais resistentes.

Óxido de ferro (II) F OE . Óxido anfotérico com grande predominância de propriedades básicas. Preto, tem uma estrutura iônica de Fe 2+ O 2-. Quando aquecido, ele primeiro se decompõe e depois se forma novamente. Não é formado durante a combustão do ferro no ar. Não reage com água. Decomposto por ácidos, fundido com álcalis. Oxida lentamente no ar úmido. Recuperado por hidrogênio, coque. Participa do processo de alto-forno de fundição de ferro. É usado como componente de cerâmicas e tintas minerais. Equações das reações mais importantes:

4FeO ⇌ (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° С, 900-1000 ° С)

FeO + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + H 2 O

FeO + 4HNO 3 (conc.) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O

FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + Num 4FeO3 (vermelho.) trioxoferrato (II)(400-500 °С)

FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (alta pureza) (350 ° C)

FeO + C (coque) \u003d Fe + CO (acima de 1000 ° C)

FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)

4FeO + 2H 2 O (umidade) + O 2 (ar) → 4FeO (OH) (t)

6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° С)

Recibo dentro laboratórios: decomposição térmica de compostos de ferro (II) sem acesso ao ar:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)

FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° С)

Óxido de diferro (III) - ferro ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . Óxido duplo. Preto, tem a estrutura iônica de Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Termicamente estável até altas temperaturas. Não reage com água. Decomposto por ácidos. É reduzido pelo hidrogênio, ferro em brasa. Participa do processo de alto-forno de produção de ferro. É usado como componente de tintas minerais ( ferro mínimo), cerâmica, cimento colorido. O produto da oxidação especial da superfície dos produtos de aço ( escurecimento, azulamento). A composição corresponde a ferrugem marrom e escamas escuras no ferro. O uso da fórmula Fe 3 O 4 não é recomendado. Equações das reações mais importantes:

2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (acima de 1538 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (conc.) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (ar) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° С)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (alta pureza, 1000 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° C, 560-700 ° C)

Recibo: combustão do ferro (ver) no ar.

magnetita.

Óxido de ferro(III) F e 2 O 3 . Óxido anfotérico com predominância de propriedades básicas. Castanho-avermelhado, possui estrutura iônica (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Estável termicamente a altas temperaturas. Não é formado durante a combustão do ferro no ar. Não reage com a água, precipita da solução um hidrato amorfo castanho Fe 2 O 3 nH 2 O. Reage lentamente com ácidos e álcalis. É reduzido pelo monóxido de carbono, ferro fundido. Liga-se com óxidos de outros metais e forma óxidos duplos - espinélios (produtos técnicos são chamados de ferritas. É utilizado como matéria-prima na fundição de ferro no processo de alto-forno, como catalisador na produção de amônia, como componente de cerâmicas, cimentos coloridos e tintas minerais, na soldagem térmica de estruturas metálicas, como portador de som e imagem em fitas magnéticas, como agente de polimento para aço e vidro.

Equações das reações mais importantes:

6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° С)

Fe 2 O 3 + 6HC1 (razb.) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (conc.) → H 2 O+ 2 NumaFeO 2 (vermelho)dixoferrato(III)

Fe 2 O 3 + MO \u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \u003d Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)

Fe 2 O 3 + ZN 2 \u003d ZN 2 O + 2Fe (altamente puro, 1050-1100 ° С)

Fe 2 O 3 + Fe \u003d ZFeO (900 ° C)

3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° С)

Recibo no laboratório - decomposição térmica de sais de ferro (III) no ar:

Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° С)

4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° С)

Na natureza - minérios de óxido de ferro hematita Fe 2 O 3 e limonita Fe 2 O 3 nH 2 O

Hidróxido de Ferro(II) F e(OH)2. Hidróxido anfotérico com predominância de propriedades básicas. Brancas (às vezes com um tom esverdeado), as ligações Fe-OH são predominantemente covalentes. Termicamente instável. Oxida-se facilmente ao ar, especialmente quando molhado (escurece). Insolúvel em água. Reage com ácidos diluídos, álcalis concentrados. Restaurador típico. Produto intermediário na oxidação do ferro. É usado na fabricação da massa ativa de baterias de ferro-níquel.

Equações das reações mais importantes:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, em atm.N 2)

Fe (OH) 2 + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 ↓ (azul-verde) (ebulição)

4Fe(OH) 2 (suspensão) + O 2 (ar) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe (OH) 2 (suspensão) + H 2 O 2 (razb.) \u003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + KNO 3 (conc.) \u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° С)

Recibo: precipitação de solução com álcalis ou hidrato de amônia em atmosfera inerte:

Fe 2+ + 2OH (razb.) = Fe(OH) 2 ↓

Fe 2+ + 2 (NH 3 H 2 O) = Fe(OH) 2 ↓+ 2NH4

Metahidróxido de ferro F eO(OH). Hidróxido anfotérico com predominância de propriedades básicas. As ligações castanho-claras, Fe-O e Fe-OH são predominantemente covalentes. Quando aquecido, se decompõe sem derreter. Insolúvel em água. Ele precipita da solução na forma de um polihidrato amorfo marrom Fe 2 O 3 nH 2 O, que, quando mantido sob uma solução alcalina diluída ou quando seco, se transforma em FeO (OH). Reage com ácidos, álcalis sólidos. Agente oxidante e redutor fraco. Sinterizado com Fe(OH)2. Produto intermediário na oxidação do ferro. É usado como base para tintas e esmaltes minerais amarelos, como absorvedor de gases de escape, como catalisador em síntese orgânica.

A composição da conexão Fe(OH) 3 não é conhecida (não recebida).

Equações das reações mais importantes:

Fe2O3. nH2O→( 200-250 °С, —H 2 O) FeO(OH)→( 560-700°C no ar, -H2O)→Fe2O3

FeO (OH) + ZNS1 (razb.) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-colóide(NaOH (conc.))

FeO(OH) → Num 3 [Fe(OH)6]branco, Na5 e K4, respectivamente; em ambos os casos, um produto azul de mesma composição e estrutura, KFe III, precipita. No laboratório, esse precipitado é chamado de Azul da Prússia, ou turnbull azul:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

Nomes químicos dos reagentes iniciais e do produto da reação:

K 3 Fe III - hexacianoferrato de potássio (III)

K 4 Fe III - hexacianoferrato de potássio (II)

KFe III - hexacianoferrato (II) ferro (III) potássio

Além disso, o íon tiocianato NCS - é um bom reagente para íons Fe 3+, ferro (III) combina com ele, e uma cor vermelha brilhante ("sanguenta") aparece:

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

Com este reagente (por exemplo, na forma de um sal KNCS), até traços de ferro (III) podem ser detectados em água da torneira se passar por canos de ferro cobertos de ferrugem por dentro.

O ferro é superior a 5% crosta terrestre. Para a extração de ferro, são usados ​​principalmente minérios como hematita Fe2O3 e magnetita Fe3O4. Esses minérios contêm de 20 a 70% de ferro. As impurezas de ferro mais importantes nestes minérios são areia (óxido de silício (IV) SiO2) e alumina (óxido de alumínio Al2O3).

A obtenção de ferro do minério de ferro é realizada em duas etapas. Começa com a preparação do minério - moagem e aquecimento. O minério é triturado em pedaços com diâmetro não superior a 10 cm e, em seguida, o minério triturado é calcinado para remover água e impurezas voláteis.

Na segunda etapa, o minério de ferro é reduzido a ferro utilizando monóxido de carbono em alto-forno (Figura 2.1), onde: 1 - minério de ferro, calcário, coque, 2 cone de carregamento (topo), 3 - gás de topo, 4 - alvenaria do forno , 5 - zona de recuperação de óxido de ferro, 6 - zona de formação de escória, 7 - zona de combustão de coque, 8 - injeção de ar aquecido através de lanças, 9 - ferro fundido, 10 - escória fundida.

A recuperação é realizada a temperaturas da ordem de 700°C:

Fe2O3 (sólido) + 3CO (g.) \u003d 2Fe (l.) + 3CO2 (g.)

Para aumentar o rendimento de ferro, este processo é realizado em condições de excesso de dióxido de carbono CO2.

O monóxido de carbono CO é formado em um alto-forno a partir de coque e ar (2.12). O ar é primeiro aquecido a aproximadamente 600°C e forçado para dentro do forno através tubo especial- lança. Coca-Cola queima no calor ar comprimido, formando dióxido de carbono. Esta reação é exotérmica e faz com que a temperatura suba acima de 1700°C:

C(g) + O2(g) > CO2(g), ?H0m = -406 kJ/mol

O dióxido de carbono sobe no forno e reage com mais coque para formar monóxido de carbono (2.13). Esta reação é endotérmica:

CO2(g) + С(sólido) > 2CO(g) , ?H0m = +173 kJ/mol

O ferro formado durante a redução do minério está contaminado com impurezas de areia e alumina. O calcário é adicionado ao forno para removê-los. Nas temperaturas existentes no forno (800 0C), o calcário sofre decomposição térmica com a formação de óxido de cálcio e dióxido de carbono:

СaCO3(s.) >CaO(s.) + CO2(g.)

O óxido de cálcio combina-se com as impurezas, formando escória. A escória contém silicato de cálcio e aluminato de cálcio:

CaO(sólido) + SiO2(sólido) >CaSiO3(l)

CaO(sólido) +Al2O3(sólido) >CaAl2O4(l.)

O ferro derrete a 1540°C. O ferro fundido, juntamente com a escória fundida, desce para o fundo do forno. A escória derretida flutua na superfície do ferro fundido. Periodicamente, cada uma dessas camadas é liberada do forno no nível apropriado.

O alto-forno opera 24 horas por dia, continuamente. As matérias-primas para o processo do alto-forno são minério de ferro, coque e calcário. Eles são constantemente carregados no forno pela parte superior. O ferro é liberado do forno quatro vezes ao dia, em intervalos regulares. Ele sai do forno em uma corrente de fogo a uma temperatura de cerca de 1500 ° C. Os altos-fornos vêm em diferentes tamanhos e capacidades (1000-3000 toneladas por dia). Nos EUA, existem alguns fornos recém-projetados com quatro saídas e descarga contínua de ferro fundido. Esses fornos têm capacidade de até 10.000 toneladas por dia.

O ferro fundido em um alto-forno é derramado em moldes de areia. Tal ferro é chamado de ferro fundido. O teor de ferro no ferro fundido é de cerca de 95%. O ferro fundido é uma substância dura, mas quebradiça, com um ponto de fusão de cerca de 1200°C.

O ferro fundido é obtido pela fusão de uma mistura de ferro fundido, sucata e aço com coque. O ferro fundido é derramado em moldes e resfriado.

O ferro forjado é a forma mais pura de ferro técnico. É obtido aquecendo o ferro bruto com hematita e calcário em forno de fusão. Isso aumenta a pureza do ferro para aproximadamente 99,5%. Seu ponto de fusão sobe para 1400°C.

O ferro forjado possui grande resistência, maleabilidade e maleabilidade. No entanto, para muitas aplicações, está sendo substituído por aço macio.

Siderurgia: O processo de transformação do ferro-gusa em aço consiste na retirada do excesso de carbono, enxofre, fósforo, silício, manganês e outros elementos do ferro-gusa. A remoção das impurezas é realizada convertendo-as em óxidos, que volatilizam (CO e CO2) ou passam em escória. A transformação do ferro fundido em aço é realizada de três formas: Bessemer, Thomas e Lareira, que são escolhidas em função da composição do ferro fundido e do grau de aço a ser obtido. Abaixo estão detalhados Vários tipos aços, suas propriedades e aplicações.

O método a céu aberto difere dos subsequentes por utilizar agentes oxidantes sólidos na forma de óxidos de ferro contidos no minério, incrustações e sucata (sucata). O processo de lareira aberta é realizado em fornos especiais, chamados de lareira aberta. Fornos de lareira aberta (Figura 2.2), onde: 1 - arco, 2 - janelas de enchimento, 3 - banho de fusão, 4 - cabeças, 5 - regeneradores, 6 - válvulas de comutação.

Os fornos de lareira aberta pertencem ao tipo de fornos de chama - eles são aquecidos por uma chama obtida pela queima de gases combustíveis acima da superfície da massa aquecida. Ferro, minério e sucata são carregados no forno a céu aberto em tal proporção que o oxigênio dos óxidos de ferro é suficiente para oxidar uma certa quantidade de impurezas. Os fundentes são selecionados de tal forma que a escória seja ácida ou básica, dependendo da natureza das impurezas que estão sendo removidas. O processo de fusão dura 5-6 horas. Durante esse período, amostras de aço fundido são coletadas periodicamente, sua composição é determinada e os componentes necessários são adicionados na forma de ferroligas (ligas de ferro com vários metais e não metais, como níquel, manganês, titânio, molibdênio, tungstênio, cromo, silício e outros). A longa duração da fusão possibilita a produção de aço de uma determinada composição. O uso do ar, enriquecimento de oxigênio, permite alcançar mais Temperatura alta e permite intensificar o processo de fusão e reduzir o seu tempo para 4 horas.

Processo de conversão de oxigênio. NO décadas recentes A produção de aço foi revolucionada pelo desenvolvimento do processo BOF (também conhecido como processo Linz-Donawitz). Este processo começou a ser utilizado em 1953 nas siderúrgicas de dois centros metalúrgicos austríacos - Linz e Donawitz.

No processo conversor de oxigênio, é utilizado um conversor de oxigênio com revestimento principal (alvenaria) (Figura 2.3), onde: 1 é oxigênio e CaO, 2 é um tubo resfriado a água para sopro de oxigênio, 3 é escória. 4 eixos, 5 aços fundidos, 6 corpos de aço.

O conversor é carregado em posição inclinada com ferro fundido da fundição e sucata, depois retornado ao posição vertical. Depois disso, entre no conversor de cima tubo de cobre com resfriamento a água e através dele um jato de oxigênio com uma mistura de cal em pó CaO é direcionado para a superfície do ferro fundido. Essa "purga de oxigênio", que dura 20 minutos, leva a uma intensa oxidação das impurezas de ferro, enquanto o conteúdo do conversor permanece em estado líquido devido à liberação de energia durante a reação de oxidação. Os óxidos resultantes se combinam com a cal e se transformam em escória. Em seguida, o tubo de cobre é retirado e o conversor é inclinado para drenar a escória dele. Após a re-purga, o aço fundido é vazado do conversor (em posição inclinada) para a panela.

O processo BOF é usado principalmente para produzir aços carbono. Caracteriza-se por um ótimo desempenho. Em 40-45 minutos, 300-350 toneladas de aço podem ser obtidas em um conversor.

Atualmente, todo o aço no Reino Unido e a maior parte do aço em todo o mundo é produzido por este processo.

Dependendo do material do revestimento do forno, o método do conversor é dividido em dois tipos: Bessemer e Thomas.

O método Bessemer processa ferros fundidos contendo pouco fósforo e enxofre e ricos em silício (pelo menos 2%). Quando o oxigênio é soprado, o silício é primeiro oxidado com a liberação de uma quantidade significativa de calor. Como resultado, a temperatura inicial do ferro fundido de cerca de 1300°C sobe rapidamente para 1500-1600°C. A queima de 1% de Si causa um aumento de temperatura de 200°C (2,17). Por volta de 1500°C, começa a queima intensa de carbono. Junto com ele, o ferro também é intensamente oxidado, especialmente no final da queima de silício e carbono:

Si(s) + O2(g) = SiO2(s)

• 2C(s) + O2(g) = 2CO(g)
• 2Fe(sólido) + O2(g) = 2FeO(sólido)

O monóxido de ferro resultante, FeO, dissolve-se bem em ferro fundido fundido e passa parcialmente para o aço, e reage parcialmente com SiO2 e na forma de silicato de ferro FeSiO3 passa para escória:

FeO(sólido) + SiO2(sólido) = FeSiO3(sólido)

O fósforo passa completamente do ferro fundido para o aço. Assim, o P2O5 com excesso de SiO2 não pode reagir com os óxidos básicos, pois o SiO2 reage mais vigorosamente com os últimos. Portanto, ferros fundidos fosforosos não podem ser transformados em aço dessa maneira.

Todos os processos no conversor são rápidos - dentro de 10 a 20 minutos, pois o oxigênio do ar soprado pelo ferro fundido reage com as substâncias correspondentes imediatamente em todo o volume do metal. Ao soprar com ar enriquecido com oxigênio, os processos são acelerados. O monóxido de carbono CO, formado durante a queima do carbono, borbulha, queima ali, formando uma tocha de chama leve acima do gargalo do conversor, que diminui à medida que o carbono queima, e depois desaparece completamente, o que serve como sinal do fim da o processo. O aço resultante contém quantidades significativas de monóxido de ferro dissolvido FeO, o que reduz muito a qualidade do aço. Portanto, antes de vazar, o aço deve ser desoxidado usando vários desoxidantes - ferrosilício, ferromanganês ou alumínio:

2FeO(sólido) + Si(sólido) = 2Fe(sólido) + SiO2(sólido)

FeO(s) + Mn(s) = Fe(s) + MnO(s)

3FeO(sólido) + 2Al(sólido) = 3Fe(sólido) + Al2O3(sólido)

O monóxido de manganês MnO como óxido básico reage com SiO2 e forma silicato de manganês MnSiO3, que passa para a escória. O óxido de alumínio, como substância insolúvel nessas condições, também flutua para o topo e passa para a escória. Apesar de sua simplicidade e alta produtividade, o método de Bessemer atualmente não é muito comum, pois possui uma série de deficiências significativas. Assim, o ferro fundido para o método de Bessemer deve ter o menor teor de fósforo e enxofre, o que está longe de ser sempre possível. Com este método, ocorre uma queima muito grande do metal, e o rendimento do aço é de apenas 90% da massa do ferro fundido, e muitos desoxidantes também são consumidos. Uma séria desvantagem é a incapacidade de regular composição química vir a ser.

O aço Bessemer geralmente contém menos de 0,2% de carbono e é usado como ferro técnico para a produção de arame, parafusos e ferro para telhados.

O método Thomas processa ferro fundido com alto teor de fósforo (até 2% ou mais). A principal diferença entre este método e o método de Bessemer é que o revestimento do conversor é feito de óxidos de magnésio e cálcio. Além disso, até 15% de CaO é adicionado ao ferro fundido. Como resultado, as substâncias formadoras de escória contêm um excesso significativo de óxidos com propriedades básicas.

Nestas condições, o anidrido de fosfato P2O5, que ocorre durante a combustão do fósforo, interage com um excesso de CaO para formar fosfato de cálcio e passa para a escória:

4P(s) + 5O2(g) = 2P2O5(s)

P2O5(sólido) + 3CaO(sólido) = Ca3(PO4)2(sólido)

A reação de combustão do fósforo é uma das principais fontes de calor neste método. Quando 1% de fósforo é queimado, a temperatura do conversor aumenta em 150°C. O enxofre é liberado na escória na forma de sulfeto de cálcio CaS, insolúvel em aço fundido, que é formado como resultado da interação do FeS solúvel com CaO de acordo com a reação:

FeS(l) + CaO(sólido) = FeO(l) + CaS(sólido)

Todos os últimos processos ocorrem da mesma forma que no método Bessemer. As desvantagens do método de Thomas são as mesmas do método de Bessemer. O aço Thomas também é de baixo carbono e é usado como ferro técnico para a produção de arame, ferro para telhados.

Processo de fabricação de aço elétrico. Fornos elétricos são usados ​​principalmente para converter sucata de aço e ferro fundido em ligas de aço de alta qualidade, como aço inoxidável. O forno elétrico é um tanque fundo redondo forrado com tijolos refratários. O forno é carregado com sucata através da tampa aberta, depois a tampa é fechada e os eletrodos são abaixados no forno através dos orifícios até entrarem em contato com a sucata. Depois disso, ligue a corrente. Um arco aparece entre os eletrodos, no qual a temperatura sobe acima de 3000 0C. A esta temperatura, o metal derrete e um novo aço é formado. Cada carga do forno permite obter de 25 a 50 toneladas de aço.

A qualidade dos produtos de aço pode ser melhorada por processamento adicional. Para isso, aplique tratamento térmico, cementação, azolização, aluminização e vários revestimentos anticorrosivos.

Assim, o método industrial de obtenção de ferro é o principal e muito mais eficiente que o laboratorial. Há muitos métodos industriais produção de ferro, baseiam-se na produção de ferro como resultado da fundição de um ferro fundido a partir de minérios de ferro, a fundição de aço a partir de um ferro fundido. os métodos industriais de extração de ferro estão sendo constantemente modernizados e um método está sendo substituído por um novo.

Os minérios de ferro são bastante difundidos na Terra. Os nomes das montanhas nos Urais falam por si: Alta, Magnética, Ferro. Os químicos agrícolas encontram compostos de ferro nos solos.

O ferro é encontrado na maioria das rochas. Para obter ferro, são utilizados minérios de ferro com teor de ferro de 30-70% ou mais.

Os principais minérios de ferro são:

Magnetita (minério de ferro magnético) - Fe3O4 contém 72% de ferro, depósitos são encontrados em Urais do Sul, anomalia magnética de Kursk.

Hematita (brilho de ferro, pedra de sangue) - Fe2O3 contém até 65% de ferro, tais depósitos são encontrados na região de Krivoy Rog.

Limonite (minério de ferro marrom) - Fe2O3 * nH2O contém até 60% de ferro, os depósitos são encontrados na Crimeia.

Pirita (pirita de enxofre, pirita de ferro, ouro de gato) - FeS2 contém aproximadamente 47% de ferro, os depósitos são encontrados nos Urais.

Métodos para obter ferro

Atualmente o principal maneira industrial processamento de minério de ferro é a produção de ferro-gusa por um processo de alto-forno. O ferro fundido é uma liga de ferro contendo 2,2-4% de carbono, silício, manganês, fósforo e enxofre. No futuro, a maior parte do ferro fundido será convertida em aço. O aço difere do ferro fundido principalmente pelo menor teor de carbono (até 2%), fósforo e enxofre.

Recentemente, muita atenção tem sido dada ao desenvolvimento de métodos para a produção direta de ferro a partir de minérios sem processo de alto-forno. Em 1899, D. I. Mendeleev escreveu: “Acredito que chegará novamente a hora de procurar maneiras de obter diretamente ferro e aço dos minérios, ignorando o ferro fundido”. As palavras do grande químico acabaram sendo proféticas: tais métodos foram encontrados e implementados na indústria.

Inicialmente, a redução direta do ferro era realizada em fornos rotativos levemente inclinados, semelhantes aos fornos em que o cimento é produzido. Minério e carvão são continuamente carregados no forno, que gradualmente se movem em direção à saída, o ar aquecido flui em contracorrente. Durante o tempo de permanência no forno, o minério é aquecido gradativamente (até temperaturas abaixo da temperatura de pressão do ferro) e é reduzido. O produto dessa produção é uma mistura de pedaços de ferro e escória, que é fácil de separar, pois o ferro não é fundido.

O interesse pela redução direta de ferro a partir de minérios também aumentou recentemente devido ao fato de que, além de economizar coque, possibilita a obtenção de ferro de alta pureza. A produção de metais puros é um dos tarefas críticas metalurgia moderna. Esses metais são necessários para muitas indústrias.

É possível obter ferro tecnicamente puro por redução direta se o minério for submetido a enriquecimento: aumentar significativamente a fração mássica de ferro separando o estéril e reduzir o teor de impurezas nocivas (como enxofre e fósforo).

Simplificado, o processo de preparação do minério de ferro para recuperação pode ser representado da seguinte forma. O minério é triturado em britadores e alimentado separador magnético. É um tambor com eletroímãs, no qual o minério triturado é alimentado com a ajuda de um transportador. A rocha residual passa livremente pelo campo magnético e cai. Grãos de minério contendo minerais magnéticos de ferro são magnetizados, atraídos e separados do tambor mais tarde do que o estéril. Esta separação magnética pode ser repetida várias vezes.

Minérios contendo magnetita Fe3O4 são mais bem submetidos ao enriquecimento magnético, que tem forte Propriedades magneticas. Para minérios fracamente magnéticos, a torrefação magnetizante às vezes é usada antes do enriquecimento - a redução de óxidos de ferro no minério a magnetita:

3Fe2O2 + H2 = 2Fe3O4 + H2O

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2

Após a separação magnética, o minério é enriquecido por flotação. Para isso, o minério é colocado em um recipiente com água, onde são dissolvidos os reagentes de flotação - substâncias que são adsorvidas seletivamente na superfície de um mineral útil e não são adsorvidas em estéril. Como resultado da adsorção do agente de flotação, as partículas minerais não são molhadas pela água e não afundam.

O ar é passado através da solução, cujas bolhas se prendem aos pedaços do mineral e os elevam à superfície. As partículas de estéril são bem molhadas pela água e caem no fundo. O minério enriquecido é coletado da superfície da solução junto com a espuma.

Como resultado processo completo enriquecimento, o teor de ferro no minério pode ser aumentado para 70-72%. Para comparação, notamos que o teor de ferro no óxido de Fe3O4 puro é de 72,4%. Assim, o teor de impurezas no minério enriquecido é muito pequeno. Até o momento, mais de setenta métodos foram propostos para a produção direta de ferro a partir de minérios usando agentes redutores sólidos e gasosos. Considerar diagrama de circuito um deles, que é usado em nosso país.

O processo é realizado em forno vertical, no qual o minério enriquecido é alimentado por cima e o gás que serve como agente redutor é alimentado por baixo. Este gás é obtido por conversão gás natural(ou seja, queima de gás natural na ausência de oxigênio). O gás "redutor" contém 30% de CO, 55% de H2 e 13% de água e dióxido de carbono. Portanto, monóxido de carbono (II) e hidrogênio servem como agentes redutores para óxidos de ferro:

Fe2O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O

Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2

A recuperação é realizada a uma temperatura de 850 - 900°C, que é inferior ao ponto de fusão do ferro (1539°). CO e H2, que não reagiram com óxidos de ferro, são novamente devolvidos ao forno após a remoção de poeira, água e dióxido de carbono. Esses "gases circulantes" também servem para resfriar o produto resultante. Como resultado do processo de redução direta do minério, o ferro é obtido na forma de "pellets" ou "esponjas" metálicas, cujo teor de metal pode chegar a 98 - 99%. Se as matérias-primas para fundição de aço adicional forem obtidas por redução direta, geralmente contém 90 a 93% de ferro.

Muitos ramos modernos da tecnologia exigem ainda mais ferro. alto grau pureza. A purificação do ferro técnico é realizada pelo método carbonil. Carbonilas são compostos de metais com monóxido de carbono (II) CO. O ferro interage com o CO pressão alta e uma temperatura de 100-200 °, formando pentacarbonil:

Fe + 5CO \u003d Fe (CO) 5

O pentacarbonil de ferro é um líquido que pode ser facilmente separado das impurezas por destilação. A uma temperatura de cerca de 250 °, o carbonil se decompõe, formando pó de ferro:

Fe(CO)5 = Fe + 5CO

Se o pó resultante for submetido a sinterização em vácuo ou atmosfera de hidrogênio, será obtido um metal contendo 99,98-99,999% de ferro. Um grau ainda mais profundo de purificação do ferro (até 99,9999%) pode ser alcançado pela fusão por zona.

O ferro de alta pureza é necessário principalmente para estudar suas propriedades, ou seja, para fins científicos. Se não fosse possível obter ferro puro, eles não saberiam que o ferro é um metal macio e facilmente processado. O ferro quimicamente puro é muito mais inerte do que o ferro técnico.

Um ramo importante do uso de ferro puro é a produção de ferroligas especiais, cujas propriedades se deterioram na presença de impurezas.

Propriedades físicas uma substância simples glândula

O ferro é um metal típico, no estado livre é de cor branco-prateada com um tom acinzentado. metal puro plástico, várias impurezas (em particular, carbono) aumentam sua dureza e fragilidade. Tem propriedades magnéticas pronunciadas. A chamada "tríade de ferro" é frequentemente distinguida - grupo de três metais (ferro Fe, cobalto Co, níquel Ni) com propriedades físicas, raios atômicos e valores de eletronegatividade.

O ferro é caracterizado pelo polimorfismo, possui quatro modificações cristalinas:

· até 769 °C existe?-Fe (ferrita) com uma rede cúbica de corpo centrado e as propriedades de um ferromagneto (769 °C × 1043 K é o ponto de Curie para o ferro);

· na faixa de temperatura 769--917 °C existe o ?-Fe, que difere do ?-Fe apenas nos parâmetros da rede cúbica de corpo centrado e nas propriedades magnéticas do paraímã;

· na faixa de temperatura 917--1394 °C existe?-Fe (austenita) com uma rede cúbica de face centrada;

· acima de 1394 °C estável?-Fe com uma rede cúbica de corpo centrado.

A ciência do metal não destaca o ?-Fe como uma fase separada e o considera como uma variedade de ?-Fe. Quando o ferro ou aço é aquecido acima do ponto de Curie (769 °C ? 1043 K) movimento térmicoíons perturba a orientação dos momentos magnéticos de spin dos elétrons, um ferroímã torna-se um paraímã - ocorre uma transição de fase de segunda ordem, mas uma transição de fase de primeira ordem com uma mudança no principal parâmetros físicos cristais não ocorrem.

Para ferro puro em pressão normal, do ponto de vista da metalurgia, existem as seguintes modificações estáveis:

a partir de zero absoluto até 910 °C de modificação? estável com uma rede cristalina cúbica de corpo centrado (bcc);

· estável de 910 a 1400 °C?-modificação com uma rede cristalina cúbica de face centrada (fcc);

· de 1400 a 1539 °C modificação? estável com uma rede cristalina cúbica de corpo centrado (bcc).

O fenômeno do polimorfismo é extremamente importante para a siderurgia. Obrigado?--? as transições da rede cristalina é o tratamento térmico do aço. Sem esse fenômeno, o ferro como base do aço não teria recebido um uso tão difundido.

O ferro é um metal moderadamente refratário. Em uma série de potenciais de eletrodos padrão, o ferro fica antes do hidrogênio e reage facilmente com ácidos diluídos. Assim, o ferro pertence aos metais de atividade média.

O ponto de fusão do ferro quimicamente puro é de 1539 ° C. O ferro comercialmente puro obtido por refino oxidativo derrete a uma temperatura de cerca de 1530 ° C.

O calor de fusão do ferro é 15,2 kJ/mol ou 271,7 kJ/kg. A ebulição do ferro ocorre a uma temperatura de 2735o C, embora os autores de alguns estudos tenham estabelecido valores significativamente mais altos para o ponto de ebulição do ferro (3227 - 3230o C). O calor de vaporização do ferro é 352,5 kJ/mol ou 6300 kJ/kg.