Что делают из железной руды?

Признаки переизбытка

Большие дозы железа вызывают отравление. Могут привести к смерти.

Страдают печень и поджелудочная железа. Микроэлемент накапливается именно в них.  Молекулы железа вызывают интоксикацию, поражают здоровые ткани. Отсутствие своевременной медицинской помощи может обернуться серьёзными осложнениями, стать причиной

• гепатита;
• цирроза печени;
• спровоцировать развитие опухолей.

Переизбыток микроэлемента опасен для сердца. Вызывает нарушения в работе сердечной мышцы. В результате у человека появляется одышка, нарушается сердечный ритм.

Берегите себя! Будьте здоровы!

Предлагаю посмотреть интересное видео по теме: железо и его роль в организме человека.

Мне нравитсяНе нравится

Какие анализы показывают железодефицит

• Обязательно смотрят общий анализ крови с лейкоцитарной формулой, поскольку дефицит железа в итоге приводит к развитию анемии.  
  О железодефицитной анемии говорят при снижении уровня гемоглобина, показателя MCV (гипохромии эритроцитов). Нередко обследование начинают, когда есть симптомы анемии (бледность, слабость, головокружение, упадок сил, снижение работоспособности и внимания, ломкость ногтей и волос и т.д.).
• Снижение концентрации сывороточного железа
• Повышение общей железосвязывающей способности сыворотки
• Снижение коэффициента насыщения трансферрина железом
• Снижение концентрации сывороточного ферритина

Анализы рекомендовано сдавать в утренние часы, с 8 до 11 утра, так как уровень железа в сыворотке в утренние часы выше. Также их стоит сдавать при отсутствии воспаления, которое способствует понижению уровня трансферрина и повышению уровня ферритина.

Содержание железа в сыворотке смотрят через 5-7 дней после приема витаминно-минеральных комплексов и БАДов, содержащих железо, или недолгого приема препаратов железа.

Цвет — железо

Цвета железа; две модификации; кристаллизуется в гексагональной системе; несколько тверже Mg; 1490 C кубическая объемноцентрированная кристаллическая рещетка.
 

Твердый хрупкий неблагородный металл, имеет цвет железа, на воздухе принимает серую окраску вследствие образования оксидного слоя.
 

Чистый кремний образует блестящие серые ( цвета железа) твердые ( твердость 7 по шкале Мооса; см. стр.
 

Употребляют его для обмазки чугуна, наипаче железных печных листов и труб, дабы придать им блеск и цвет железа.
 

Когда я несколько раз повторил приливание, железо стало осаждаться почти таким же образом, как в предыдущем §, пена была сперва цвета железа с красноватым оттенком, а некоторое время спустя и сама смесь стала красноватой. Насыщение появилось не раньше, чем было подлито 1620 гранов указанной щелочи; немного ранее этого смесь была очень густой, а после подливания, хотя ее густота и была значительно меньшей, но все же пришлось промыть сосуд 4 драхмами воды. Когда же эта смесь была перелита в стакан, то оказалось, что она имеет черный цвет, наподобие сажи.
 

При взаимодействии с растворами солей меди железо восстанавливает ион меди до металла. В пробирку с раствором сернокислой меди опускают железный гвоздь или кусок железной проволоки, гвоздь и проволоку нужно тщательно зачистить наждачной бумагой. Вскоре можно наблюдать изменение цвета железа: выделяющаяся медь откладывается на железе тонким слоем.
 

При взаимодействии с растворами солей меди железо восстанавливает ион меди до металла. В пробирку с раствором сульфата меди опускают железный гвоздь или кусок железной проволоки, предварительно тщательно зачистив их наждачной бумагой. Вскоре можно наблюдать изменение цвета железа; выделяющаяся медь откладывается на железе тонким слоем.
 

По химическому поведению он очень похож на красный фосфор, по окисляется во влажном воздухе быстрее, чем красный. Черный фосфор имеет удельный вес 2 69, твердость 2, обладает окраской цвета железа и металлическим блеском. Он обладает также металлической электропроводностью и хорошей теплопроводностью.
 

По химическому поведению он очень похож на красный фосфор, но окисляется во влажном воздухе быстрее, чем красный. Черный фосфор имеет удельный вес 2 69, твердость 2, обладает окраской цвета железа и металлическим блеском. Он обладает также металлической электропроводностью и хорошей теплопроводностью.
 

Нити толстые, 2 — 9 мкм в диаметре, длина достигает нескольких миллиметров, неподвижно прикрепленные. Размножаются неподвижными конидиями или отдельными клетками. Нити окружены толстой слизистой капсулой, насыщенной гидроокисью железа, благодаря чему нити в нижней части имеют желто-охряный цвет или цвет ржавого железа. Иногда отдельные клетки нити как бы соскальзывают в сторону от главной нити, образуя подобие боковых ветвей, однако это псевдоветвление. Нитчатые бактерии Sphaerotilus играют отрицательную роль в очистке сточных вод при обильном развитии в аэротенках.
 

Очень серьезная коррозия в щелях наблюдается в том случае, когда металлические листы во время хранения на складах или при перевозке накладываются друг на друга. О некоторых случаях такой коррозии упомянуто в различных местах настоящей книги. Однако такие же листы сравнительно хорошо противостоят коррозии при экс-плоатации вблизи моря ( стр. Бейнон и Лидбитер2 указывают, что изменение цвета луженого железа во время хранения на складе имеет большое значение, так как к нему плохо прилипает типографская краска при печатании с клише ( стр. В обоих случаях исследователи объясняют коррозию диференциальной аэрацией.
 

Доменный процесс

Чугун получается путем восстановительной плавки в доменных печах. Это огромные сооружения тридцатиметровой высоты, выдающие в сутки более 2000 т чугуна. Схема устройства доменной печи приведена на рис. 83. Верхняя часть домны, через которую загружается шихта, называется колошником. Через колошник шихта

Рис. 83. Схема устройства доменной печи.

попадает в длинную шахту печи, расширяющуюся книзу, что облегчает передвижение загружаемого материала сверху вниз. По мере передвижения шихты к наиболее широкой части печи — распару — с ней происходит ряд превращений, в результате которых образуется чугун, стекающий в горн — наиболее горячую часть печи. Здесь же собирается шлак. Чугун и шлак выпускают из печи через специальные отверстия в горне, называемые летками. Через верхнюю часть горна в домну вдувают воздух, поддерживающий горение топлива в печи.

Рассмотрим химические процессы, протекающие при выплавке чугуна. Шихта доменной печи, т. е. комплекс загружаемых в нее веществ, состоит из железной руды, топлива и флюсов, или плавней. Железных руд имеется много. Главные руды — магнитный железняк Fe3О4, красный железняк Fe2О3, бурый железняк 2Fe2О8 · 3H2О. В доменном процессе в качестве железной руды применяется сидерит FeCO3, а иногда пирит FeS2, превращающийся после обжига в колчеданных печах в огарок Fe2О3, который и может использоваться в металлургии. Такая руда менее желательна из-за большой примеси серы. Выплавляют в доменной печи не только чугун, но и ферросплавы. Топливо, загружаемое в печь, служит одновременно для поддержания высокой температуры в печи и для восстановления железа из руды, а также принимает участие в образовании сплава с углеродом. Топливом служит обычно кокс.

В процессе выплавки чугуна кокс газифицируется, превращаясь, как и в газогенераторе, сначала в двуокись а затем в окись углерода: С + О2 = СО3 СО2 + С = 2СО Образующаяся окись углерода является хорошим газообразным восстановителем. С ее помощью происходит восстановление железной руды: Fe2О3 + 3СО = 3СО2 + 2Fe Вместе с рудой, содержащей железо, в печь обязательно попадают примеси пустой породы. Они бывают весьма тугоплавки и могут закупорить печь, которая работает непрерывно долгие годы. Для того чтобы пустую породу было легко извлечь из печи, ее переводят в легкоплавкое соединение, превращая флюсами (плавнями) в шлак. Для перевода в шлак основной породы, содержащей, например, известняк, который разлагается в печи по уравнению СаСО3 = СаО + СО2 добавляют песок. Сплавляясь с окисью кальция, песок образует силикат: СаО + SiO3 = CaSiO3 Это вещество с несравненно более низкой температурой плавления. В жидком состоянии оно может быть выпущено из печи.

Если же порода кислая, содержащая большое количество двуокиси кремния, то тогда в печь загружается, наоборот, известняк, который переводит двуокись кремния в силикат, и в результате получается такой же шлак. Раньше шлак являлся отходом, а теперь его охлаждают водой и используют как строительный материал. Для поддержания горения топлива в домну непрерывно подается подогретый, обогащенный кислородом воздух. Подогревается он в специальных воздухонагревателях — киуперах. Каупер — высокая башня, сложенная из огнеупорного кирпича, куда отводят отходящие из домны горячие газы. Доменные газы содержат двуокись углерода СО2, азот N2 и окись углерода СО. Окись углерода сгорает в каупере, тем самым повышая его температуру. Затем доменные газы автоматически направляются в другой каупер, а через первый начинается продувка воздуха, направляемого в домну. В раскаленном каупере воздух нагревается, и таким образом экономится топливо, которое в большом количестве расходовалось бы на подогрев поступающего в домну воздуха. Каждая домна имеет несколько кауперов.

■  72. Каков состав-шихты доменной печи? (См. Ответ) 73. Перечислите основные химические процессы, протекающие при выплавке чугуна. 74. Каков состав доменного газа и как он используется в кауперах? 75. Сколько чугуна, содержащего 4% углерода, можно получить из 519, 1 кг магнитного железняка, содержащего 10% примесей? 76. Какое количество кокса дает объем окиси углерода, достаточный для восстановления 320 кг окиси железа, если кокс содержит 97% чистого углерода? 77. Как следует обработать сидерит и пирит, чтобы из них можно было получить железо? (См. Ответ)

Взаимодействие кислот с металлами

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑{\displaystyle {\mathsf {Mg+2HCl=MgCl_{2}+H_{2}\uparrow }}}

2Al+2H3PO4=2AlPO4+3H2↑{\displaystyle {\mathsf {2Al+2H_{3}PO_{4}=2AlPO_{4}+3H_{2}\uparrow }}}

Взаимодействие концентрированной серной кислоты H₂SO₄ с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+2H2O{\displaystyle {\mathsf {Cu+2H_{2}SO_{4}=CuSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

Сильно разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑{\displaystyle {\mathsf {Mg+H_{2}SO_{4}=MgSO_{4}+H_{2}\uparrow }}}

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

Mg+2H2SO4=MgSO4+SO2↑+2H2O{\displaystyle {\mathsf {Mg+2H_{2}SO_{4}=MgSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

3Mg+4H2SO4=3MgSO4+S↓+4H2O{\displaystyle {\mathsf {3Mg+4H_{2}SO_{4}=3MgSO_{4}+S\downarrow +4H_{2}O}}}

4Mg+5H2SO4=4MgSO4+H2S↑+4H2O{\displaystyle {\mathsf {4Mg+5H_{2}SO_{4}=4MgSO_{4}+H_{2}S\uparrow +4H_{2}O}}}

Реакции для азотной кислоты (HNO₃)

Продукты взаимодействия железа с HNO₃ разной концентрации

Cu+4HNO3(60%)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O{\displaystyle {\mathsf {Cu+4HNO_{3}(60\%)=Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

3Cu+8HNO3(30%)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O{\displaystyle {\mathsf {3Cu+8HNO_{3}(30\%)=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}

При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

Zn+4HNO3(60%)=Zn(NO3)2+2NO2↑+2H2O{\displaystyle {\mathsf {Zn+4HNO_{3}(60\%)=Zn(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

3Zn+8HNO3(30%)=3Zn(NO3)2+2NO↑+4H2O{\displaystyle {\mathsf {3Zn+8HNO_{3}(30\%)=3Zn(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}

4Zn+10HNO3(20%)=4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O{\displaystyle {\mathsf {4Zn+10HNO_{3}(20\%)=4Zn(NO_{3})_{2}+N_{2}O\uparrow +5H_{2}O}}}

5Zn+12HNO3(10%)=5Zn(NO3)2+N2↑+6H2O{\displaystyle {\mathsf {5Zn+12HNO_{3}(10\%)=5Zn(NO_{3})_{2}+N_{2}\uparrow +6H_{2}O}}}

4Zn+10HNO3(3%)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O{\displaystyle {\mathsf {4Zn+10HNO_{3}(3\%)=4Zn(NO_{3})_{2}+NH_{4}NO_{3}+3H_{2}O}}}

Легирование

Основная статья: Легирование (металлургия)

Легирование — это введение в расплав дополнительных элементов, модифицирующих механические, физические и химические свойства основного материала.

История развития представлений о металлах

См. также: История производства и использования железа

Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.

К семи известным металлам уже только в средние века прибавились цинк, висмут, сурьма и в начале XVIII столетия мышьяк. С середины XVIII века число открытых металлов быстро возрастает и к началу XX столетия доходит до 65, а к началу XXI века — до 96.

Ни одно из химических производств не способствовало столько развитию химических знаний, как процессы, связанные с получением и обработкой металлов; с историей их связаны важнейшие моменты истории химии. Свойства металлов так характерны, что уже в самую раннюю эпоху золото, серебро, медь, свинец, олово, железо и ртуть составляли одну естественную группу однородных веществ, и понятие о «металле» относится к древнейшим химическим понятиям. Однако воззрения на их натуру в более или менее определенной форме появляются только в средние века у алхимиков. Правда, идеи Аристотеля о природе: образования всего существующего из четырёх элементов (огня, земли, воды и воздуха) уже тем самым указывали на сложность металлов; но эти идеи были слишком туманны и абстрактны. У алхимиков понятие о сложности металлов и, как результат этого, вера в возможность превращать одни металлы в другие, создавать их искусственно, является основным понятием их миросозерцания.

Лишь Лавуазье выяснил роль воздуха при горении и показал, что прибыль в весе металлов при обжигании происходит от присоединения к металлам кислорода из воздуха, и таким образом установил, что акт горения металлов есть не распадение на элементы, а, напротив, акт соединения, вопрос о сложности металлов был решен отрицательно. Металлы были отнесены к простым химическим элементам, в силу основной идеи Лавуазье, что простые тела суть те, из которых не удалось выделить других тел. С созданием периодической системы химических элементов Менделеевым элементы металлов заняли в ней своё законное место.

Классификация

Из 118 химических элементов, открытых на 2019 год, к металлам часто относят (единого общепринятого определения нет, например, полуметаллы и полупроводники не всегда относят к металлам):

6 элементов в группе щелочных металлов: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr;

4 в группе щёлочноземельных металлов: Ca, Sr, Ba, Ra; а
также Mg и Be;

38 в группе переходных металлов:

— Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn;
— Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd;
— Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg;
— Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn;

7 в группе лёгких металлов: Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb, Bi;

7 в группе полуметаллов: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po;

14 в группе лантаноидов + лантан (La): Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu;

14 в группе актиноидов (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний (Ac): Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr.

Также металлическими свойствами может обладать водород.

Таким образом, к металлам могут относится более 90 элементов из всех открытых.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность).

Кроме того, в физике металлам, как проводникам, противопоставляются полупроводники и диэлектрики (см. также Полуметалл (спинтроника)).

Некоторые группы/семейства металлов (по разным классификациям)

Осмий

Алюминий

Барий

Металлы по химическим свойствам

• Щелочные (например: Литий, Натрий, Калий)
• Щёлочноземельные (например: Кальций, Стронций, Барий

  Другие, которые зачастую относят к щёлочноземельным: Бериллий, Магний

  )

• Переходные (например: Уран, Титан, Железо, Никель, Кобальт, Молибден, Вольфрам, Платина)
• Постпереходные

  Лёгкие (например: Алюминий, Олово)

  :

Металлы по физическим свойствам и отраслям экономики

• Тяжёлые (например: Свинец, Медь, Ртуть, Кадмий, Кобальт)
• Тугоплавкие (например: Молибден, Вольфрам)
• Цветные (например: Свинец, Медь, Олово, Цинк, Никель)
• Благородные: Золото, Серебро и металлы платиновой группы

Гидрат окиси железа

Более слабое основание, чем гидрат закиси железа; это выражается в том, что соли окиси железа сильно гидролизуются, а со слабыми кислотами (например, с угольной, сероводородной) Fe(OH)₃ совсем не образует солей. Гидролизом же объясняется цвет растворов солей трехвалентного железа; несмотря на то, что ион Fe••• почти бесцветен, растворы окрашены в желто-бурый цвет, что объясняется присутствием в растворе ионов основных солей или Fe(OH)₃, которые образуются благодаря гидролизу:

Fe••• + Н₂O ⇄ Fe(OH)•• + Н•

Fe••• + 2Н₂O ⇄Fe(OH)•₂ + 2Н•

Fe••• + 3H₂O ⇄ Fe(OH)₃ + 3Н•

От нагревания окраска темнеет, а от прибавления кислот становится более светлой вследствие обратного хода реакции.

При прокаливании гидрат окиси железа, теряя воду, переходит в окись железа Fe₂O₃. Окись железа применяется как коричневая краска — железный сурик, или мумия.

Наряду с чисто основными свойствами окись железа и ее гидрат обнаруживают также некоторые, хотя и очень слабо выраженные кислотные свойства. Так, например, при сплавлении окиси железа с содой или поташом получаются соли — ферриты, аналогичные хромитам или алюминатам и являющиеся производными метажелезистой кислоты HFeO₂:

 Fe₂O₃+ Na₂CO₃ = 2NaFeO₂ + CO₂

Горячая вода полностью гидролизует ферриты с образовавшем окиси железа и соответствующей щелочи:

2NaFeO₂+ Н₂O = 2NaOH + Fe₂O₃

На образовании феррита натрия и его последующем разложении водой основан один из технических способов получения едкого натра из соды.

Характерной реакцией, отличающей окисные соли железа от закисных, является действие роданистого калия KCNS или роданистого аммония NH₄CNS на железные соли. Роданистый калий содержит в растворе бесцветные ионы CNS’, которые соединяются с ионами Fe••• образуя кроваво-красный, слабо диссоциированный роданид железа Fe(CNS)₃. Ионы двухвалентного железа не дают этой реакции.