Реферат: Железная руда
Рассказывают, что когда–то в давние времена, железной руды здесь не было, а в горе брали только белый камень. Как–то пошли мужики за камнем, чтобы дом построить. И вдруг видят в ста шагах маленького – премаленького человека, одетого ну точно как настоящий горняк: и с широким кожанным поясом и со всем горняцким инструментом – кайлом, ломом и прочим. Да это же Горный Дух по имени Винциг! “Винциг” – значит “крошка”. Стал Винциг долбить кайлом породу . Ударит по белому камню и как птички разлетаются в стороны красные осколки . Мужики рты пораскрывали от удивления .
Да так и не успели закрыть: прямо перед ними вырос огромный Горный Дух! “Чего вам тут надо?” – говорит. –“Что вы тут роете”?
“Камень”, - отвечают. – “Домишко построить надо”.
Рассмеялся выросший до небес Винциг – “На что вам простой камень? А золота не хотите? Или железа? Выбирайте-ка сами: золото на год или железо на века?” “Железа! ” Железа! На века железа! – закричали изо всех сил мужики, стараясь перекричать друг друга. “Ну тогда так : где я ударю , там и ройте , и железо не кончится никогда !”
Не обманул людей Горный Дух – и по сей день работает рудник Эрцберг в Штирийских Альпах!
Начало железного века
Русское название элемента N 26 связано, повидимому, с санскритским корнем “жель”, означающим “блестеть”, “пылать”. В земной коре содержится 5,1% железа. Так как этот элемент довольно легко вступает в реакции, мы почти никогда не встречаем его в чистом виде: окислы и сульфиды железа – основа его минералов. Те железные предметы, которые нас окружают, изготовлены из стали или чугуна – сплава железа с углеродом. Распространенность и относительная простота извлечения из руд сделали железо доступным уже в древности: железный век пришел на смену бронзовому во II тысячелетии до н.э. В те времена и еще много веков спустя железо получали так называемым сыродутным методом. Сыродутные печи устраивали прямо на земле, обычно на склонах оврагов и канав. Они имели вид трубы . Эту трубу заполняли древесным углем и железной рудой . Уголь зажигали , и ветер , дувший в склон оврага , поддерживал горение угля . Железная руда восстанавливалась , и получалась мягкая крица – железо с включением шлака . Такое железо называлось сварочным : в нем содержалось немного углерода и примесей, перешедших из руды . Крицу ковали. Куски шлака отваливались и под молотом оставалось железо, пронизанное шлаковыми нитями. Из него отковывали различные орудия .
Век сварочного железа был долгим, однако, людям древности и раннего средневековья было знакомо и другое железо: булатные сабли, толедские клинки, миланские доспехи, а может быть, и меч Роланда, разрубавший по преданию, не только латы, но и мечи противников. Дамасскую сталь делали еще во времена Аристотеля ( IV век до н.э. ) но технология ее производства , также как процесс изготовления булатных клинков держался в секрете.
От домницы к домне
Сыродутный процесс во многом зависел от погоды: нужно было, чтобы ветер задувал в “трубу” стремление избавиться от капризов погоды привело к созданию мехов, которыми раздували огонь в сыродутном горне. С появлением мехов отпала надобность устраивать сыродутные горны на склонах . Появились печи нового типа – так называемые волчьи ямы , которые выкапывались в земле и домницы , которые возвышались над землей . Их делали из камней, скрепленных глиной. В отверстие у основания домницы вставляли трубку мехов и начинали раздувать печь. Уголь сгорал , а в горне печи оставалась уже знакомая нам крица . Обычно , чтобы вытащить ее на- ружу , выламывали несколько камней в нижней части печи . Затем их опять закладывали на место , заполняли печь углем и рудой и все начиналось сначала.
Само слово “домница” происходит от славянского слова “дмути”, “дуть”. От этого же слова происходят слова “надменный” (надутый) “дым”. По-английски доменная печь называется, как и по-русски дутьевой – blast furnace . А во французском и немецком языках эти печи получили название высоких (Hochen по-немецки и haut fourneau по-французски).
К XIV – XV векам доменные печи, производившие чугун из которого лили уже не только ядра, но и сами пушки.
Подлинный переворот от домницы к домне произошел в 80-х годах XVIII века, когда одному из демидовских приказчиков пришла в голову мысль подавать дутье в доменную печь не через одно сопло, а через два, расположив их по обеим сторонам горна. Лиха беда начало! Число сопел, или фурм, росло, дутье становилось все более равномерным, увеличивался диаметр горна, повышалась производительность печей.
Еще два открытия сильно повлияли на развитие доменного производства. Долгие годы топливом доменных печей был древесный уголь. Существовала целая отрасль промышленности, занимавшаяся выжиганием угля из дерева. В результате леса в Англии вырубили до такой степени, что был издан специальный указ королевы, запрещающий уничтожать лес ради нужд черной металлургии. После этого английская металлургия стала быстро хиреть. Британия была вынуждена ввозить чугун из–за границы , главным образом из России . Так продолжалось до середины XVIII века, когда Абрахам Дебри нашел способ получения кокса из каменного угля, запасы которого в Англии очень велики. Кокс стал основным топливом для доменных печей.
С изобретением кокса связана легенда о Дади Дадли, который якобы изобрел коксование еще в XVI веке, задолго до Дебри. Но фабриканты древесного угля испугались за свои доходы и, сговорившись, убили изобретателя.
В 1829 году Дж. Нилсон на заводе Клейд (Шотландия) впервые применил вдувание в домны нагретого воздуха. Это нововведение повысило производительность печей и резко снизило расход топлива .
Последнее значительное усовершенствование доменного производства произошло уже в наши дни. Суть его – замена части кокса дешевым природным газом .
Центры металлургии.
Несмотря на трудности, варка железа была для наших предков делом обыкновенным. В этом убедились археологи, когда вели раскопки в Старой Рязани. Из 19–ти раскопанных жилищ горожан в 16–ти были встречены следы домашней варки железа – в горшке, в обыкновенно печи.
Но наряду с таким же дедовским способом получение металла существовало и специализированное, крупное производство. Одну из наиболее совершенных домниц XIII века удалось раскопать близ Бердичева, в Раковетском городище. Она была даже совершеннее городских домниц XVIII века : шлак у нее непрерывно стекал по восьми канальцам в специальные гнезда .
А в Почевском городище, на юго-восточной границе Курского княжества, удалось обнаружить форменный металлургический квартал – пространство площадью 10 000 кв. м было сплошь завалено остатками домниц, шлаком и крицами. В наше время расцвет черной металлургии сопровождался появлением на карте страны Магнитогорска, Рудного, Электростали. Возникновение производства железа на Руси также сопровождалось возникновением соответствующих названий – Устюжна Желнзнопольска (от Железного поля –местности неподалеку от Новгорода , где добывали болотную железную руду) , Керчь ( в XI веке Керчев – от того же корня что и крица) , Бронницы ( броней называли кольчугу)
Химия железа (Fe)
Элемент N 26 обладает значительной химической активностью, он образует множество соединений, проявляя обычно валентности 2+; 3+ .
Существуют соли железной кислоты H2FeO4 , но в свободном состоянии эта кислота не получена, так же как и ее ангидрид – FeO3 .
Природное железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54 , 56 , 57 и 58 .
Железо - жизненно важный элемент, в крови человека 14,5% ее веса приходится на долю гемоглобина- красного пигмента эритроцитов, в центре молекулы которого находится атом железа.
Магнитные лекарства
В 1835г. “Журнал мануфактур и торговли”, сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от зубной и головной боли. Бруски рекомендовалось носить на шее. “Этот способ лечения ныне в моде, - сообщалось в журнале, и, по отзывам врачей, заслуживающим вероятия, помогает весьма многим.”
В древности и в середине века магнит употребляли не только как наружное, но и как внутреннее. Тален считал магнит слабительным, Авиценна лечил им ипохондриков, Парацельс приготовлял “магнитную манну”, Агрикола - магнитную соль, магнитное масло и даже магнитную эссенцию.
Убит из-за железа
В 1735 году вогул Степан Чумпин нашел у горы Благодать большой кусок магнитного железняка и показал его горному технику И.Ярцеву. После осмотра месторождения Ярцев помчался с докладом в Екатеринбург. Эта поездка была самым настоящим бегством – по следу Ярцева скакали вооруженные стражники некоронованного короля Урала Демидова, который, не допускал и мысли, что новые богатства минуют его. Ярцеву удалось уйти от погони. Первооткрыватели рудника получили вознаграждение от Горной канцелярии, но вскоре Степан Чумпин был убит. Убийца остался непойманым.
Список литературы
Популярная библиотека химических элементов. “Наука” М. 1972 г.