Jernfremstilling

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

Jernfremstilling betegner den moderne, industrielle fremstilling af jern, mens udtrykket jernudvinding bruges om ældre metoder. Man fremstiller jern ud fra forskellige malme, men først og fremmest bruger man hæmatit (Fe₂O₃) og magnetit (Fe₃O₄).

Hvis malmen derimod er svovlholdig, må den først gennemgå en "ristning". Den består i, at man opvarmer malmen under tilførsel af luft. Ilten vil da oxidere svovlforbindelserne, så der dannes svovldioxid, der kan udledes til atmosfæren. Når svovlet er fjernet, kan jernet udvindes ved almindelige metoder.

Malmen omdannes til jern ved reduktion med kulstof i en højovn, hvor temperaturen når op på ca. 2000°C. Højovnen påfyldes løbende ovenfra med nøje afpassede mængder af jernmalm, koks og et flusmiddel som f.eks. kalksten. Samtidig sendes ophedet luft ind under tryk fra neden.

I højovnen reagerer koksene med ilten i luften og der opstår kulilte:

6 C + 3 O₂ → 6 CO

Kulilten reducerer jernmalmen (i eksemplet nedenfor er det hæmatit), så der dannes smeltet jern. Samtidig bliver kulilten til CO₂:

6 CO + 2 Fe₂O₃ → 4 Fe + 6 CO₂

Flusmidlet er nødvendigt for at bringe urenheder i jernmalmen til smeltning. Det drejer sig først og fremmest om kiselilte, sand og andre silikater. Det mest brugte flusmiddel er kalksten (i hovedsagen = calciumkarbonat) og dolomit (som desuden indeholder magnesiumkarbonat), men andre flusmidler kan også tages i brug, hvis der er særlige urenheder, der skal fjernes fra malmen. I højovnens varme omdannes kalkstenen til brændt kalk:

CaCO₃ → CaO + CO₂

Derefter forbinder den brændte kalk, calciumoxiden, sig med kiselilten og danner en flydende "slagge".

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

Slaggen bliver holdt smeltende i højovnens varme, hvilket man ikke kunne have opnået med kiselilten. Nede i bunden af højovnen flyder slaggen oven på den tungere masse af smeltet jern, og gennem aftapningssteder i siden på højovnen kan man lade enten slagge eller jern flyde ud. Når jernet er afkølet kaldes det støbejern, som kan forarbejdes til andre jernprodukter, først og fremmest stål og smedejern. Slaggemassen kan knuses og bruges som vejfyld eller som en fosforholdig gødning.

I 2000 blev der brudt ca. 1100 millioner tons jernmalm i hele verden. Malmen havde en bruttoværdi på det internationale marked af ca. 25 milliarder US dollars. Jernmalm brydes i 48 lande, hvoraf de 5 største er Kina, Brasilien, Australien, Rusland og Indien, der tilsammen dækker 70% af verdens behov for jernmalm. De 1100 millioner tons jernmalm blev brugt til at fremstille ca. 572 millioner tons råjern.