Plavž
Visoka peč je posebna vrsta peči za taljenje železa iz rude. Visoke peči so zelo velike. Visoke so lahko do 60 metrov in imajo premer 15 metrov. Visoka peč je največji kemični reaktor. Visoke peči se imenujejo tudi visoke peči.
Visoka peč je običajno zgrajena iz jeklenega ohišja, v katerem so opeke iz magnezijevega oksida ali drugega ognjevzdržnega materiala. Vroča peč teh opek ne more stopiti. Peč se ohlaja z vodo, ki teče znotraj dela ohišja in opeke.
Postopek izdelave železa je preprost. Železova ruda je v osnovi železov oksid. Železo nastane z odstranjevanjem kisika. Tako nastane surovo železo, imenovano surovec. Ta postopek odstranjevanja kisika se imenuje taljenje. Pri redukciji se uporablja ogljik, ruda pa se segreje na visoko temperaturo. Ogljik pri visokih temperaturah zlahka odvzame kisik iz rude.
Diagram plavža1 . Vroče pihanje ("veter") iz Cowperjevih peči 2. Območje taljenja (bosh) 3. Območje redukcije železovega oksida (sod) 4. Območje redukcije železovega oksida (dimnik) 5. Območje predhodnega segrevanja (grlo) 6. Napajanje z rudo, apnencem in koksom7 . Izpušni plini8 . Kolona rude, koksa in apnenca9 . Odstranjevanje žlindre10 . Odvzem staljenega surovega železa11 . Zbiranje odpadnih plinov
Proces
Rudo, apnenec in oglje v obliki koksa v plasteh polagamo v zgornji del plavža. Hkrati v notranjost peči piha vroč zrak, imenovan "veter". Zrak v peč dovajajo posebne šobe, imenovane "tuyeres". Šobe so na dnu peči. Ta postopek se imenuje "peskanje". Zato se imenuje "plavžna peč". Koks se vžge (zažge) in gori. Pri tem nastane ogljikov monoksid, ker ni dovolj kisika za nastanek ogljikovega dioksida. Zaradi ogljikovega monoksida se kovinski oksid pretvori v kovino in nastane ogljikov dioksid. Ta postopek se uporablja za proizvodnjo železa. Apnenec tvori s kamnino železove rude snov, ki se imenuje žlindra.
Spodnji del peči se imenuje kurišče. Ko se napolni s tekočim surovim železom in žlindro, se žlindra odstrani. To se imenuje odstranjevanje pepela. Žlindra je lažja od železa in se z njim ne meša. Plavajo na vrhu železa. S posebnim vrtalnikom se v ognjišče na ravni žlindre naredi luknja. Tekoča žlindra se skozi luknjo izliva v posodo, imenovano žlindrovnik. Železo se nato izlije iz ognjišča. Temu se reče odjemanje. Na dnu se naredi luknja in iz nje izteče tekoče železo. Uporabi se neposredno za proizvodnjo jekla, natoči v poseben železniški vagon, imenovan torpedov vagon, ali pa se iz njega izdelajo kalupi. Ko se odstrani vse surovo železo, se za zaprtje obeh lukenj uporabi ognjeodporna glina. Glina se zaradi visoke vročine zelo hitro strdi.
Surovo železo vsebuje približno 4 % ogljika, zato bi bilo za uporabo pretežko in preveč krhko. Dodatni ogljik je treba najprej sežgati. Surovo železo se predela v jeklo z razogljičenjem (sežiganjem dodatnega ogljika). Sodobna metoda za razogljičenje surovega železa in njegovo predelavo v jeklo je osnovna kisikova peč. V preteklosti so obstajale tudi druge metode, kot so Bessemerjev konverter, odprta kurišča in pudling peči.
Plini se dvigajo in zbirajo na vrhu peči. Ker plin vsebuje veliko ogljikovega monoksida, je dragoceno gorivo. Plin, ki se zbira na vrhu plavža, se imenuje plavžni plin. Nato se opere in posuši, pri čemer se zberejo vsi trdni delci, kot so saje ali rudni prah. Plin se nato v posebnih pečeh, imenovanih Cowperjeve peči ali vroče plavže, sežge v ogljikov dioksid. Toplota, ki nastane pri zgorevanju plavžnega plina, se nato uporabi za predgrevanje zraka za peskanje, "vetra", ki se nato vpihuje v plavž.
Žlindra ni odpadek. Uporablja se lahko na različne načine. Iz nje lahko naredimo opeko in jo uporabimo v gradbeništvu ali pa jo zmešamo z betonom. Beton, ki vsebuje plavžno žlindro, je močnejši od navadnega betona in je skoraj čisto bel, medtem ko je navaden beton umazano siv.
Visoka peč lahko običajno deluje od 10 do 20 let, ne da bi se ustavila. To se imenuje "kampanja".
Primer kemikalije
Pri temperaturi 900-1600 °C pride do redukcije z ogljikom:
| 1. | 3 {\displaystyle 3} | Fe2O3{\displaystyle Fe_{2}O_{3}} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | 2 {\displaystyle 2} | Fe3O4{\displaystyle Fe_{3}O_{4}} |
| 2. | F e 3 O 4 + C {\displaystyle Fe_{3}O_{4}+C} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | 3 {\displaystyle 3} | FeO{\displaystyle FeO} | |
| 3. | F e O + C {\displaystyle FeO+C} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | Fe{\displaystyle Fe} |
Zdaj je železo izdelano.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je plavž?
O: Visoka peč je velika peč, ki se uporablja za taljenje železa iz rude.
V: Kako velike so lahko visoke peči?
O: Visoke peči so lahko visoke do 60 metrov in imajo premer 15 metrov.
V: Kako se drugače imenuje plavž?
O: Visoke peči se imenujejo tudi visoke peči.
V: Iz katerih materialov so narejene visoke peči?
O: Visoke peči so običajno zgrajene iz jeklenega ohišja in opek iz magnezijevega oksida ali drugih ognjevarnih materialov.
V: Kako se visoka peč hladi?
O: Visoka peč se hladi z vodo, ki teče v del ohišja in opeke.
V: Kakšen je postopek taljenja in kako nastane železo?
O: Postopek pridobivanja železa je taljenje, ki vključuje odstranjevanje kisika iz železove rude. Pri redukciji se uporablja ogljik, ruda pa se segreje na visoko temperaturo. Tako nastane surovo železo, imenovano surovo železo.
V: Kakšna je vloga ogljika v postopku redukcije pri proizvodnji železa?
O: Ogljik pri visokih temperaturah zlahka odstrani kisik iz rude.
