Željezo (ijek.) iliželezo (ek.), odn.gvožđe (Fe,latinskiferrum), jemetalVIIIB grupe. Postoji 16izotopa željeza čije seatomske mase nalaze između 49 - 63. Postojaniizotopi su: 54, 56, 57 i 58, a najzastupljeniji je izotop 56 (91%).
SimbolFe dolazi odferrum,latinskog naziva za željezo.Ferat je naziv za željezo u anionskom kompleksu.Telursko željezo je naziv za elementarno željezo, koje je nastalo u Zemljinoj kori. Željezo, kad je potpuno čisto,srebrnkastog je sjaja i mekano. Poznato je od pradavnih vremena, a danas sigurno najvažniji tehnički metal koji se upotrebljava na mnogo načina. Najvažnije je od svihmetala i uglavnom se koristi kaočelik, u kojem imaugljika (do 2,06%). Željezohrđa navlažnom zraku i otapa se u razrijeđenimkiselinama. Željezo je prijelazni metal 8. skupine periodnog sustava elemenata.
Željezo u prirodi najčešće dolazi kao mineralmagnetit. Kristalizira u obliku crnih kubičnih kristala. UZemljinoj kori najrasprostranjeniji metalnielement i po masenom udjelu odmah je izaaluminija. U Zemljinoj kori udio je željeza oko 5%, a u cijeloj Zemlji se računa da je 37%. Najdublja unutrašnjost Zemlje se pretežno od njega i sastoji. Koncentracija željeza u morima je vrlo mala (oko 4x10−3 ppm).Elementarno željezo se u prirodi nalazi samo kao meteorno, dospjelo na zemlju iz Svemira i telurno prisutno u Zemljinoj kori od iskonskih vremena. Prisutnost željeza utvrđena je i u sastavu Sunca, Mjesečevim stijenama i drugimnebeskim tijelima gdje ga ima oko 14,3%, kako svjedočemeteoriti pali naZemlju od kojih se polovina sastoji pretežno od željeza. Na površini Zemlje prirodno željezo je samo izuzetno u elementarnom stanju (telurno željezo naotoku Disko, zapadno odGrenlanda).
Dijagram stanja (fazni dijagram) željezo – ugljik prikazuje razne alotropije željeza i čelika.
U elementarnom stanju čisto je željezo: srebrnobijeli, razmjerno mekan, kovan (kovak)metal, kemijski dosta otporan. Također, ono je i feromagnetično, što znači da zadržava magnetska svojstva i prestankom djelovanja magnetskog polja. Željezo je kemijski vrlo reaktivno i kaoneplemeniti metal otapa se u neoksidirajućimkiselinama. Nazraku je vrlo nestabilno i relativno brzooksidira (korozija). U oksidirajućim kiselinama (koncentriranojsumpornoj idušičnoj kiselini) površina željeza se ne otapa, nego pasivizira stvaranjem zaštitnog sloja.Kristalna mu se struktura mijenja s promjenom temperature.
alfa-željezo (α-Fe) iliferit, stabilno ispod 906°C s volumno centriranom kubičnomkristalnom strukturom magnetično je, a u čvrstom stanju može otopiti vrlo malougljika;
gama-željezo (γ-Fe) iliaustenit, stabilno između 906 i 1403 °C s nemagnetičnom plošno centriranom kubičnom kristalnom strukturom; nemagnetično je i u čvrstom stanju može otopiti mnogo ugljika;
delta-željezo (δ-Fe) stabilno iznad 1403 °C s volumno centriranom kubičnom kristalnom strukturom.[1]
Željezo ima 9izotopa (maseni broj od 52 do 60) i četvrti je element po udjelu uzemljinoj kori. Uprirodi se željezo nalazi kao smjesa četiri stabilna izotopa: željezo-54 (5,8%), željezo-56 (91,72%), željezo-57 (2,2%) i željezo-58 (0,28%), a ostali su izotopiradioaktivni, s kratkimvremenom poluraspada, osim izotopa željezo-60 (t1/2 = 3x105godina). Izotop željezo-56 poznat je kaonuklid s najstabilnijom jezgrom, jer ima najvećunuklearnu energiju vezanja.
Kao biogeni element, željezo spada u grupuesencijalnih elemenata gdje sudjeluje u prijenosu kisika. Željezo je važno zaživotbiljaka iživotinja i nalazi se u sastavuhemoglobina ikloroplasta u krvi, pa ga mora sadržavatihrana toplokrvnih životinja, kao izemlja u kojoj rastu biljke. U organizmu odraslogčovjeka ima oko 5,85grama željeza; od toga je 55% vezano za hemoglobin, 10% ga je u mioglobinu i 17% ustaničnim heminima; oko 17% željeza nalazi se i u drugim organima (kaoferitin i hemosiderin). Preparati željeza ubrajaju se u najstarijaljekovita sredstva; bili su poznati već urimsko vrijeme. Danas se željezo u obliku topljivih ferosoli najviše upotrebljava za liječenje raznih oblikaanemija. Manjak željeza dovodi do anemije, a višak može izazvati oštećenjejetre ibubrega. Za neke spojeve željeza se sumnja da sukancerogeni.[2]
Sitnije čestice željeza mogu na zraku i gorjeti, pri čemu frcaju iskre usijanogoksida, a u sasvim finom razdjeljenju željezo je ipiroforno, tj. samozapaljivo na zraku. S usijanim željezomvodena para reagira uz postanak oksida Fe3O4 (magnetit) ivodika. Na visokoj temperaturi željezo se direktno spaja sklorom i sasumporom. U razrijeđenim se kiselinama tehničko željezo lako otapa. Koncentriranasumporna kiselina ga ne nagriza (stoga se ona može spremati i prevoziti u željeznim posudama), a u koncentriranojdušičnoj kiselini željezo postaje pasivno. Željezo izravno reagira s većinom nemetala pri umjerenim temperaturama. Osim s kisikom reagira sugljikom,sumporom,klorom,fosforom i drugima.
Željezo pravi spojeve u kojima imaoksidacijski broj +2, +3 i +6, a u najvažnijima i najvećem broju spojeva ima oksidacijski broj +2 (fero) i +3 (feri). Stanje +2 je najstabilnije. Šesterovalentno željezo je feration FeO4 - koji je postojan samo ulužnatom mediju, a ukiselom mediju se raspada na Fe3+ ikisik, uz neštoozona.[3]
Nestabilniji Fe2+ ion u vodenoj se otopini u prisustvu kisika lako oksidira u Fe3+ ion. Željezo zbog svog negativnog standardnog elektrodnog potencijala Fe2+/Fe, otapa se u kiselinama uz razvijanjevodika. Ioni Fe2+ i Fe3+ imaju izraženu sposobnost stvaranja kompleksa koordinacijskog broja 6. Otopina iona Fe2+ je svijetlo zelene boje. Otopina iona Fe3+ je žute boje, osim bromida koji je crvene.Dimetil-glioksim oboji otopinu Fe2+ iona u crveno.[4]
Željezov(III) oksid (Fe2O3) i fero-feri-oksid (Fe3O4 x Fe2O3), koji nastaje kao crveni prah kad se žari Fe(OH)3, Fe(NO3)2 ili Fe2(SO4)3. Kaomineral,hematit tvori više ili manje guste stijene, mjestimice i velike crvenekristale. Glavna je sastojina željeznih boja (caput mortuum, kolkotar,oker).
Feri-fero-oksid, Fe3O4 = FeO x Fe2O3, nastaje pri žarenju željeza i željeznih oksida na višim temperaturama. Kaomagnetit najvažnija je ruda (mineralne sirovine), a od njega se prave i elektrode za tehničkuelektrolizu. Sastojina jetermitne smjese.
Željezov(II) hidroksid, Fe(OH)2, ispada kao bijeli do svijetlozeleni talog kad se otopinisoli dvovalentnog željeza u odsutnostikisika dodalužina. Na zraku lako prelazi u smeđecrveniželjezov(III) hidroksid, Fe(OH)3. Taj se taloži (s promjenjivim količinama apsorbirane vode) kao crvenosmeđi hladetinasti talog, kad se otopini soli trovalentnog željeza doda lužina. Sastojina je različitih minerala istijena (hidrohematit, turgit, limonit, ksantosiderit, getit, stilpnosiderit,oker, lepidokrokit).
Hidratizirani željezov(III) klorid.Berlinsko modrilo jepigment kemijske formule Fe7(CN)18.Hematit je željezov oksidnimineral, kemijske formule α-Fe2O3, najstabilniji je i najrasprostranjeniji od svih željezovih oksida.Magnetit, kemijska formula Fe3O4, je crni ferimagnetički željezov oksid.
Željezov(II) nitrat, Fe(NO3)2, nastaje kada se željezo otapa u razrijeđenojdušičnoj kiselini koja je potrebno da bude vruća. Hladna koncentrirana HNO3 ne otapa željezo jer na površini nastaje zaštitni sloj oksida.
Kristalizira iz otopine sa 6 ili 9molekulavode u bezbojnim kristalima koji se otapaju u vodi i zboghidrolize daju smeđuotopinu. Upotrebljava se umedicini kao adstringens protiv krvarenja uželucu icrijevima. Također služi za otežavanjesvile, za štavljenje kože, kao močilo ubojadisarstu i bojadisarskom tisku, za proizvodnju berlinskog modrila i dr. Željezov(II) nitrat otopljen u vodi otopina poprimi zelenu boju.
Željezov(III) nitrat, željezova je sol kemijske formule Fe(NO3)3. Budući je higroskopan, često se nalazi u nonahidratnom obliku, Fe(NO3)3 x 9H2O), koji je kristalna tvar bezbojne do blijedo ljubičaste boje. Nastaje reakcijom željeza ili željezovih oksida s dušičnom kiselinom.
Željezov karbid ilicementit, F3C, vrlo tvrd i krt spoj, sastojina je tehničkog željeza koja uzrokuje njegovutvrdoću.
Željezov(II) karbonat (FeCO3,siderit) je poznata karbonatna ruda željeza, nalazi se u prirodi kao mineral siderit.
Nastaje kao bijel amorfan talog kad se otopina soli dvovalentnog željeza (bilo koje željezove(II) soli) pomiješa s otopinom sode bikarbone.
Na zraku gubi ugljikov dioksid i oksidira se na Fe2O3.
U vodi ima topljivost: 3,13 x 10-11. U vodi koja sadrži otopljeni ugljikov dioksid polako se otapa u obliku hidrokarbonata (Fe(HCO3)2), sastojaka mnogih temeljnih i mineralnih voda. Tako nastaju mineralne vode (voda koja sadržava ugljikov dioksid), željezovite kiselice. Iz njih se u dodiru sa zrakom taloži smeđi oksidihidrat, pa stoga prirodne vode s mnogo željeza nisu prikladne za piće i u industrijske svrhe.
Željezovi(II) halogenidi su FeBr2, FeF2, FeI2 i FeCl2 i svi su topljive soli, dok suželjezovi(III) halogenidi FeF3, FeCl3 i FeBr3, od kojih ježeljezov(III) fluorid neznato topljiv.
Željezov(II) klorid, FeCl2 x 4H2O, tvori modrozelene monoklinske kristale koji se na zraku raskvasuju i topljivi su u vodi; dobiva se otapanjem željeza uklorovodičnoj kiselini ili direktnom sintezom iz elemenata. Služi kao reducens u proizvodnji bojila, kao sredstvo za reduciranje. Iskristalizira kao hidrat iz otopine dobivene otapanjem željeza u solnoj kiselini. Razrijeđena otopina je žuta, a koncentriranije budu crvene. Bezvodni se dobije grijnjem željeza u atmosferi klorovodika. Dobiva se otapanjem željeza u klorovodičnoj kiselini ili direktnom sintezom iz elemenata. Željezo na zraku brzo zahrđa jer je vlažno i puno elektrolita. Otud zelena boja željezovim(II) solima, osim hidroksida i sulfida.
Željezov(III) klorid heksahidrat (ili tetrahidrat, FeCl3 x 6 H2O). Hidratiziran je žute boje. Na zraku se raskvasuje, pa je lako topljiv u vodi,alkoholu ieteru. Rabi se kao kemijski reagens, kao koagulans u čišćenju površinskih voda, oksidacijsko i kondenzacijsko sredstvo, kao prenosilacklora u sintezi bojila, močilo u bojadisarstvu pri bojenju tekstila, za nagrizanje metala (izradba tiskanih pločica u elektrotehnici), u medicini kao adstrigens (vata za zaustavljanje krvarenja rana), itd..
Dolazi u trgovinu u obliku prljavožutih kristalnih gruda (obično kao heksahidrat - sa 6 molekula vode).
Bezvodni klorid je higroskopna tvar. Nastaje žarenjem željeza u struji suhog klora ili otapanjem željeza u klorovodičnoj kiselini uz uvođenje klora. Kristalizira iz vodene otopine dobivene otapanjem željezovog(III) oksida u solnoj kiselini.
Željezo(II) sulfid (FeS) u prirodi dolazi kao mineral pirhotin (brončane boje), dobiva se u obliku tamnosivih ili crnih gruda, ploča ili štapića s metalnim sjajem time što se rastavljena smjesa željeza i sumpora lijeva na odgovarajuću površinu ili u kalup; u razrijeđenim kiselinama otapa se uz razvijanje sumporovodika H2S, pa se u laboratoriju upotrebljava za dobivanje toga plina.
Sulfid ion (S2-) taloži crni talog u neutralnoj otopini, koji nije topljiv u vodi, ali je topljiv u kiselinama:
Fe2+ + S2- --> FeS
FeS + 2 H+ --> Fe2+ + H2S
Željezov disulfid (FeS2) poznata je sulfidna ruda željeza i vrlo je raširen u prirodi kao mineralpirit (manje kaomarkazit) koji je zlatnožute boje s metalnim sjajem. Iz njega se prženjem dobiva sumporov dioksid za proizvodnjusulfita (time isumporaste kiseline) i sulfatne kiseline.
1. Sumporovodik u kiseloj otopini reducira željezo uz izlučivanje sumpora:
2 Fe3+ + H2S <--> 2 Fe2+ + S2H+
2. Amonijev sulfid ((NH4)2S) taloži crni talog koji je topljiv u kiselini:
2 Fe3+ + 3S2- <--> Fe2S3
Fe2S3 + 6 HCl --> 2 FeCl3 + 3 H2S
Željezov(II) sulfat, FeSO4 x 7H2O, dobiva se u obliku svijetlozelenih monoklinih prizama iz otopine željeza u sumpornoj kiselini; u tehnici se dobiva i oksidacijom pirita na vlažnom zraku, a otpada u znatnim količinama kao sporedni proizvod pri cementacijibakra, pri dobivanjukositra, pri proizvodnjikrom alauna ititanskog bjelila; najvažnija je tehnička željezna sol i služi za dobivanje drugih spojeva željeza, također za proizvodnju tinte, za uništavanje štetnika (insekticid) i korova, u bojadisarstvu i kožarstvu, za dezinfekciju i dezodorizaciju, za konzerviranje drveta, uveterinarskoj medicini kao adstringens itd.
Željezov(III) sulfat, Fe2(SO4)3, tvori bijeli ili sivobijeli prah koji se u vodi polako topi, a na zraku se raskvasuje dajući smeđu tekućinu; dobiva se tako da se kisela otopina zelene galice oksidira dušičnom kiselinom; služi kao močilo u bojadisarstu, u proizvodnji berlinskog modrila i željeznih alauna, koji se upotrebljavaju u bojadisarstvu, fotografiji i kemijskoj analizi.
Amonijev željezov(II) sulfat heksahidrat (NH4)2Fe(SO4) x 36H2O poznat je kaoMohrova sol.
Željezov(II) acetat, (CH3COO)2Fe x 4H2O (ili Fe(C2H3O2)2 ili Fe(CH3COO)2) dobiva se otapanjem željeza uoctenoj kiselini, a upotrebljava se u bojadisarstvu kao močilo i u medicini kao adstringens.
2CH3COOH + Fe --> (CH3COO)2 Fe + H2
Željezov(III) acetat (Fe(CH3COO)3) u vodi tvori crveni talog. Inače tako se općenito dokazuje Fe2O3 (--> 6CH3COOH + 2Fe --> 2(CH3COO)3Fe + 3H2)
Željezov amonijev oksalat, (NH4)3Fe(C2O4) x 3H2O, zeleni, u vodi lako topljivi kristali koji na svjetlu gubeoksalnu kiselinu oksidacijom na CO2, pri čemu trovalentno željezo prelazi u dvovalentno. To se svojstvo upotrebljava za mjerenje količinesvjetla i za kopiranje nacrta i sl. U istu svrhu, a i kao lijek protivslabokrvnosti, upotrebljava se iželjezov(II) citrat.
Željezo je najkorišteniji od svih metala i njegova proizvodnja čini 95% (maseno) od ukupne svjetske proizvodnje metala. Razlog tome je kombinacija niske cijene i pogodnih fizičkih svojstava, zbog čega je željezo neizostavni materijal uautomobilskoj industriji,brodogradnji igraditeljstvu.
Tehničko željezo predstavlja redovito leguru željeza s većim ili manjim količinamaugljika,silicija,mangana,sumpora ifosfora, pa mu svojstva uvelike ovise o količini tih sastojina, odnosno primjesa. Dodacima drugih metala, kaokroma,titanija,molibdena,nikla,tantala,vanadija,kobalta,niobija,volframa i dr., svojstva željeza se mogu i dalje modificirati u širim granicama nego bilo kojeg drugog tehničkog metala. Stoga danas ima na tisuće vrsta tehničkih željeza za najrazličitije namjene. Tehničko željezo, osim vrsta koje su posebnim dodacima (napose nikla i kroma) učinjene kemijski otpornima (nehrđajući čelik), kemijski je manje otporno nego čisto. Ono na vlažnom zraku hrđa, tj. prevlači se slojem hidroksida koji ne štiti metal od daljeg nagrizanja. Željezo grijano na višu temperaturu pokriva se crvenom prevlakom oksida Fe3O4.
Primjena željeza je prvenstveno u oblikučelika.Oko godine 400. sagrađen ježeljezni stup u Delhiju, visok 7 metara i težak više od 6 tona, koji i dan danas odolijeva monsunskim kišama i koroziji.Kada semetalni meteoriti poliraju i jetkaju, pokazuju poznate Widmanstättenove figure.
Primjena željeza je prvenstveno u oblikučelika, a manje kaosirovog ililijevanog željeza. Čelik je legura željeza s 0,05 do 2,06%ugljika. To je najvažniji tehnološki i konstrukcijski materijal, a do danas je poznato više od tisuću vrsta čelika. Odlikuju se velikomčvrstoćom,tvrdoćom, žilavošću, mogućnošću lijevanja i mehaničke obrade, te velikom elastičnošću.
Arheološki dokazi upotrebe "meteoritskog željeza" za izradu sitnog nakita i oružja sežu do 5. tisućljeća pr.Kr., u današnjemIranu i vrhovi koplja, koji datiraju iz 4. tisućljeća pr.Kr. izdrevnog Egipta. Zapisihijeroglifima iz 2. stoljeća pr.n.e govore o "crvenom balonu s neba", što se odnosi nameteoritsko željezo. Ovo se je željezo koristilo kao ukrasni dio na vrhovimakoplja. To željezo ljudi tada nisu dobivali lijevanjem ili taljenjem željeznih ruda, nego su ga obrađivali kao što su obrađivali kamen.
Negdje između 3. i 2. tisućljeća pr. Kr. pronalaze se ostaci obrađenog željeza u područjuMezopotamije,Anatolije iEgipta. Ovakvi rani počeci obrađenog željeza razlikuju se od željeza meteoritskog porijekla, jer ne sadrženikal u svom sastavu. Čini se da su ljudi tada ovo željezo koristili isključivo u religijske svrhe, a željezo je tada bilo vrijednije odzlata i vjerojatno je nastalo kao višak kod proizvodnjebronce.
Između 16. i 12. stoljeća pr. Kr. željezo se počinje snažnije koristiti; doduše i u to vrijeme bronca je se još uvijek snažno koristila. No od 1200. pr. Kr. počinje prijelazbrončanog doba uželjezno doba. Smatra se da ovaj prijelaz ljudskog društva nije potaknula premoć i kvaliteta jednog materijala nad drugim, nego nedostatakkositra (koji je naime neophodan za dobivanje bronce). Ovi prvi koraci obrade željeza na počecima željeznog doba uključivali su i korištenjedrvenog ugljena tijekom obrade, a rezultat ovakve obrade željeza bio je prvi proizvedeničelik (površinski sloj željeza). Hlađenjem ovako obrađenog željeza (u pravilu pomoću neke tekućine) dobiveni materijal dobivao je elastičnost i čvrstoću, koja je bila nadmoćna osobinama nad broncom.
Željezo se počelo dobivati izruda, najvjerojatnijehematita (Fe2O3), oko 1500. pr. Kr., najprije u Anatoliji, današnjojMaloj Aziji, kao “spužvasto željezo”. U to vrijeme, zbog nedovoljne temperature primitivnih peći, nije bilo moguće dobivanje lijevanog željeza, već je nastajalo “spužvasto željezo”, koje se kovanjem pretvaralo u upotrebljiv metal. Nalazišta u Uru (Irak), te u Egiptu svjedoče o ranom dobivanju željeza iz ruda. Željezo je u to vrijeme bilo nevjerojatno važan strateški materijal. Smatra se, da je plemeHetita iz Male Azije postiglo svoju veliku vojnu moć upravo zbog rane proizvodnje željeznog oružja. U to je vrijeme cijena željeza bila veća od cijene zlata, a način njegovog dobivanja čuvao se kao najstroža tajna.
Ustaroj Grčkoj željezno doba počinje oko 1300. pr. Kr., a 1200. pr. Kr. željezo je već poznato u čitavom “starom svijetu”. Očvršćavanje željeza zakaljivanjem bilo je poznato oko 900. pr. Kr, a također i oporavljanje (popuštanje) zagrijavanjem. O tome svjedoče nalazi i pisani dokumenti izRima,Halstatta (Njemačka) iLa Tene (Francuska).
Željezo je čovjeku bilo poznato već uprapovijesnim vremenima, a danas je ono kudikamo najvažniji tehnički metal. Od njega se pravemostovi,željeznice,strojevi,brodovi,građevine, itd. kao i bezbroj sitnica potrebnih u svakodnevnom životu:igle,čavli,vijci,pera, kvačice za spise, kutije za konzerve itd.
Visoka peć u mjestu Sestao,Španjolska.Sirovo željezo je zbog većeg sadržaja nečistoća i ugljika, jako krhko i nepodesno za obradu ili primjenu.Bessemerovi konverteri za dobivanja čelika.Rad u blizini visoke peći Třinec.
Za dobivanje željeza danas se uglavnom koristeoksidne, a rjeđekarbonatnerude. Crvena željezna ruda sadrži mineralhematit. Druge rude sadrže mineralmagnetit, koji je crne boje imagnetičan. Željezo rijetko nalazimo u elementarnom obliku koji se nalazi u okolici vulkana i u meteorima. Velike količine željeza korištene od željeznog doba, u prvom tisućljeću prije Krista, dobivene su taljenjem željeznihminerala, kao što jehematit.
Iz oksidnih ruda željezo se dobiva redukcijom ruda koksom, odnosno ugljikovim(II) oksidom (ugljikov monoksid) uvisokim pećima. Iz ruda koje su siromašne željezom (npr. limonita), željezo se dobiva kiselim taljenjem i Kruppovim postupkom.
Kroz gornji otvorvisoke peći (grotlo), peć se naizmjenično puni slojevima koksa i rude s talioničkim dodacima. Ovisno o rudi, talionički dodatak jevapnenac ilidolomit (ako su rude kisele, jer jalovine sadržesilikate ialuminijev oksid) ilikvarcnipijesak (ako su rude alkaline, jer jalovine sadržekalcijev oksid). Najdonji sloj koksa se zapali, a dovodi mu se vruć zrak (do 800 °C) obogaćenkisikom. Pri tom koks izgara dajući najprijeCO2, a zatim prolaskom kroz sljedeći sloj koksa prelazi uCO:
2 C + O2 → 2 CO
Nastaliugljikov(II) oksid (ugljikov monoksid) glavno je redukcijsko sredstvo koje postupno, ovisno o temperaturi pojedinih zona peći, sve više reduciraokside željeza, dok konačno ne nastanespužvasto željezo, a sve reakcije se sumarno mogu svesti na:
Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
Reakcijama oslobođeni CO2 (koji nastaje raspadomkarbonata) reagira s ugrijanim koksom dajući ponovo CO, koji se u manje vrućim dijelovima peći raspada na CO2 i fino dispergiraniugljik, koji se otapa u spužvastom željezu. Ugljik tako snizujetalište reduciranog željeza na 1100 - 1200 °C. Rastaljeno željezo se, zbog veće gustoće, slijeva polagano u donji dio peći i skuplja se na dnu odakle se ispušta u kalupe ili vagonete kojima se odvozi na daljnju preradu. Tekuća i lakšatroska pliva na rastaljenom željezu i ispušta se kroz nešto više smješten ispust.
Proizvodi koji nastaju u visokoj peći su:
Sirovo željezo. Polaganim hlađenjem dobiva se sivo sirovo željezo iz kojeg se izlučiografit. Naglim hlađenjem dobiva se bijelo sirovo željezo iz kojeg se grafit nije stigao izlučiti. Međutim, sirovo željezo obično se ne hladi nego odmah prerađuje učelike.
Grotleni plin nastaje kao proizvod navedenih procesagorenja, a sastoji se oddušika, ugljikovog dioksida, ugljikovog monoksida,vodika imetana. Koristi se za zagrijavanje zraka koji se upuhuje u peć.
Sirovo željezo je zbog većeg sadržaja nečistoća i ugljika, jako krhko i nepodesno za obradu ili primjenu. Može se koristiti samo za lijevanje najgrubljih masivnih predmeta (npr. postolja), koji nisu mehanički ili toplinski opterećeni. Da bi se dobilo kvalitetnije željezo ili čelik, sirovo se željezo prerađuje, što uključuje smanjenje sadržaja svih primjesa i podešavanje željenog sadržaja ugljika, koji bitno određuje kvalitetu čelika.Čelikom se smatra legura željeza od 0,05 do 2,06% ugljika. Pročišćeno sirovo željezo koje sadrži više od 1,7%, a manje od 2,5% ugljika obično zovemolijevano željezo, a koristi se za izradu masivnijih željeznih odljevaka za razna postolja, nosače, kostrukcijsko i građevinsko željezo itd. Mješanjem sirovog željeza s talinom kvarcnog pijeska i pretaljivanjem te smjese u pećima obloženim Fe2O3, u talini se dobiva spužvasto, porozno željezo, u kojem prisutni Fe2O3 oksidira većinu primjesa. Dobiva se profilno željezo jer se direktno iz peći, podtlakom koji istiskuje silikatnu masu s otopljenim primjesama, izvlače profilni proizvodi željeza (cijevi,tračnice, šipke itd.).
Primjese znatno utječu na fizikalna svojstva željeza. Talište čistog željeza je 1535 °C, a željeza sa svega 0,83% ugljika 740 °C.Sastav sirovog željeza:
Postoji više postupaka prerade željeza u čelike, a najčešći su:[5]
neposrednim propuhivanjemkisika ilizraka obogaćenog kisikom kroz rastaljeno željezo u konverterima. Najviše se koriste Bessemerov i Thomasov postupak. Razlikuju se u tome što se Thomasovim postupkom iz sirova željeza može ukloniti i fosfor.
posrednomoksidacijom koja se provodi u Siemens - Martinovim pećima. Kod ovog postupka oksidaciju vrši kisik iz plinova iznad taline.
LD postupkom s čistim kisikom (99,9%), u kojem se kisik ne provodi kroz talinu, nego provodi kroz vodom hlađenu kapljastu cijev, koja seže do jednog metra iznad taline. Danas se ovaj postupak sve više primjenjuje.
elektrolučni postupak u kojem se sirovo željezo talielektričnim lukom. Ovo je moderniji postupak dobivanja legiranih čelika u kojima je udio drugih metala veći od 5%.
Željeza ima u sastavu Mjeseca, Sunca i drugih nebeskih tijela kao i na Zemlji gdje je najrasprostranjeniji metal. Zemljina se jezgra najvećim dijelom sastoji od kovinasta željeza, s neštonikla, a upravo taj sastav željeza u vanjskoj tekućini jezgre i u njezinim čvrstim unutrašnjim dijelovima daje Zemlji njezinomagnetno polje. Može se naći kao imineral, ali rijetko, jer željezo se spremno spaja skisikom ivodom pa stvaraokside i druge minerale. Povremeno se nalazi u nekim promijenjenimbazaltima, gdje su željezni minerali svedeni na urođeno željezo.
Željezni cvijet iliželjezni šešir nazivaju rudari dijelove ležišta željezne rude (pirita, hematita, magnetita, siderita), gdje su one prešle u limonite.
U prirodi (na mnogim mjestima Zemljine površine) spojeno se željezo nakupilo u većim koncentracijama, a stijene koje sadržavaju 20% i više željeza mogu služiti kao željezne rude. Najčešće i najvažnije rude od njih sadržavaju mineralehematit (Fe2O3 x H2O), najmanje zastupljen limonit (FeO(OH) x nH2O) imagnetit (Fe3O4) koje su oksidne rude, te vrlo rašireni pirit (FeS2) koji je sulfidna ruda, te siderit (FeCO3) koja je karbonatna ruda.Vivijanit je kristal, željezni fosfat. Željezo još nalazimo i u silikatnim rudama (spojevima).
Sve rude se moraju pržiti prije preradbe u sirovo željezo da prijeđu u oksid. Iz rude se sirovo željezo dobiva preradbom u visokoj peći. Tako dobiveno sirovo željezo upotrebljava se manjim dijelom za proizvodnju predmeta lijevanjem, a većim dijelom prerađuje se u čelik.
Za dobivanje 1 tone sirovog željeza potrebno je: 1,65 t rude s dodatcima, 0,5 t koksa, 1,5 – 2,5 t vrućeg zraka i 10 m3 vode za hlađenje. Pritom još nastaje: 0,3 t troske, 3 - 3,5 t grotlenih plinova i prašine.
Eiffelov toranj sagrađen je 1889. Povodom svjetske izložbe uParizu. Iako je Aleksandar Gustav Eiffel (1832.-1923.) imao najviše usjeha u projektiranju čeličnih mostova, njegov najznačajniji projekt je poznati pariški čelični toranj koji je po njemu dobio ime. Sa četiri rešetkasta nosača uzdiže se do visine oko 300 metara, a teži 9 700 tona. Čelični nosači spajaju tri platforme na visinama 58, 116 i 276 metara koje su posjetiteljima pristupačne dizalom ili stubama. S jedne od turistički najpoznatijih građevina na svijetu pruža se pogled oko 140 km u daljinu. Na tornju se nalazimeteorološka postaja, a služi i kaoantenski stup.
_chloride_hexahydrate.jpg)
