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鉄を作る方法にはいくつかの種類があります。

その1 高炉を使う方法
巨大な設備を使う事で高い温度を作り出し、鉄鉱石から直接鉄を得る。
初期投資が莫大。維持コスト高め。

その2 電気炉を使う方法
電気の力で材料を溶かし、鉄を得る方法。
鉄鉱石を溶かすだけの高温は出しにくいので、主にスクラップを再利用するために使う。

今回はこの高炉についてのお話。

アタマでは「要は鉄を溶かして固めりゃいいだけじゃん」と思いがちですがさにあらず。
鉄以外の金属が混じってしまえば当然品質は悪くなりますし、
特に酸素が混じった鉄は酸化鉄になってしまうので出来るだけ取り除きたい。
そこで鉄と炭素を同時にブチ込むのです。
(さあ!ここからは化学の授業です!皆さん中学生の頃を思い出して下さい!
 化学が苦手という人は赤字部分だけ読めばOK)

鉄はFe 炭素はC 酸素はO でしたね?

炭素は酸素と反応すると2種類の気体が生まれます。
炭素原子1個と酸素原子1個が結合したらCO。一酸化炭素ですね。
炭素原子1個と酸素原子2個が結合したらCO2。二酸化炭素ですね。

一酸化炭素は酸素が大好き。
大急ぎで酸素と合体して二酸化炭素になろうとします。
(これが一酸化炭素中毒=酸欠、です)

二酸化炭素にさらに炭素原子が追加されると…
CO2+C=2CO
今度は一酸化炭素が2つ発生する訳です。
炭素と酸素が結合→一酸化発生→酸素を吸い取る→二酸化になる→
さらに炭素が加わる→一酸化に戻る…

炭素をガンガン投入すれば二酸化炭素と一酸化炭素がグルグル発生し、
あっという間に酸素を吸い取ります。
この酸素吸い取りパワーを使い、鉄の中に含まれている酸素を引っ張り出そうと言うのです。
酸素を取り出す反応…還元反応というやつですね。

…という訳で、高炉ではまず原料である鉄鉱石、そして還元に必要な炭素を大量に消費します。
出来るだけ混じりっけの無い炭素としては、コークスが使われます。
(コークス=石炭を蒸し焼きにして不純物を燃やし切ったモノ)
不純物の多い丸太を燃やすよりも炭の方が高い温度になるのと同じで、
炭素の塊であるコークスも高い熱を生みます。
還元にも役立つし、高い温度を出すのにも役立つ。

高炉の天辺から鉄鉱石とコークスをジャンジャン放り入れ、下からは超高温の熱風を吹きいれます。
これで材料たちはガンガン熱され、還元され、溶け、高炉の最下層にはドロドロ鉄が出来るわけです。


…長文を読むのがメンドクサイ人には結論として
鉄鉱石とコークスを混ぜて溶かせば鉄が出来る
…という事だけ覚えておいて下さい。

鉄の話、明日の日記へ続く。
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