Domna הוא תנור להתכת ברזל

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

להתכת ברזל בתעשיית המתכות המודרנית, נעשה שימוש בכבשן פיצוץ. זהו תנור מסוג פיר, שאינו מבנה מורכב במיוחד, אשר, עם זאת, נראה מרשים. כדי להביא את ייצור הברזל לשלמות, האנושות הייתה צריכה לצבור מאות שנים של ניסיון.

מסביר חלקית מהו תנור פיצוץ, השורש הסלבוני הישן של שמו. "דמיט" פירושו לפוצץ.

אבות תנורי הפיצוץ - shukofen

בימי הביניים, אנשים היו צריכים מתכות שונות. כלי נשק וכלי עבודה היו עשויים פלדה, גמישים וקשים, וברזל רגיל שימש לכלי בית. תנורי פיצוץ גבינה שימשו להשגת המתכת הרצויה במשך זמן רב מאוד, במשך אלפי שנים, והם סיפקו במלואם את הצרכים עד שמאגרי העפרות הנמסים נמוכים התרוקנו. טמפרטורה גבוהה הושגה על ידי הגדלת הגובה (כך גדל הדחף), האוויר נשאב גם עם מפוח יד. עם זאת, עם הזמן, האירופים נאלצו לעבור לחומרי גלם באיכות נמוכה יותר, מה ששימש תמריץ להתקדמות. שטוקופן הפכה להמצאה שאחריה הופיע תנור הפיצוץ הראשון. זה היה תנור מסוג סגור, שעבד על פימחזור מסוים. היה צורך להעמיס עפרות, פחם לתוכו, ואז התבצע חימום בנשיפה (לא היה מספיק מאמץ ידני, ולכן נעשה שימוש בהנעה מגלגלי מים), ולאחר מכן היה צורך להמתין לקירור ולחלץ את המתכת, תוך הפרדה זה מאבנית ומוצרי לוואי לא מתאימים אחרים הנקראים קריץ. היתרון העיקרי של שטוקופן היה הריכוז הטוב ביותר של אנרגיה תרמית עקב הנפח הסגור במהלך מחזור העבודה, עקב ירידה בדליפה שלו לאטמוספירה.

Cast Iron Civilization

הבעיה העיקרית של מטלורגיסטים מימי הביניים במאה השלוש-עשרה הייתה חוסר הפיכה של ברזל. כשהושג ברזל יצוק (כלומר סגסוגת ברזל-פחמן עם ריכוז פחמן של 1.7% ומעלה) בשטוקופן, הם הופתעו מנקודת ההיתוך הנמוכה שלו, אבל הם לא התמוגגו. המתכת שהתקבלה הייתה קלה יותר להשגה מפלדה, ואף יותר מברזל, אך איכויותיה המכניות מנקודת המבט של הצרכנים דאז הותירו הרבה מה לרצות: היא הייתה שבירה מדי ולא חזקה מספיק. עם זאת, תוך מאתיים שנה בלבד, הגישה כלפי ברזל יצוק השתנתה. ראשית, התברר שזה עניין פשוט להוציא אותו מהכבשן, אפשר פשוט לנקז אותו בצורה מותכת. שנית, מתכת זו בכל זאת מצאה את היישום שלה, והיא מגוונת מאוד. ושלישית, זה היה חומר גלם לטיהור נוסף מעודפי פחמן, והתברר שהרבה יותר קל להשיג ממנו פלדה מאשר עפרה. אז, לאחר מאות שנים של ניסויים, נמצאה הטכנולוגיה המתכתית היעילה ביותר, ותנור פיצוץ הומצא. תנור בעיר הוסטפאלית סיגרלנד (המחצית השנייה של ה-15המאה) יכול לעבוד עם מחזור מתמשך במשך כמה שנים, לייצר מדי יום מעל טון וחצי של ברזל חזיר. זה היה הרבה אז.

בניית תנור פיצוץ

רק כשאתה קרוב לכבשן הענק הזה, אתה יכול להבין כמה גדול התנור הפיצוץ המודרני. תצלומים נותנים מושג על גודלה הציקלופי רק כאשר הם מראים אדם שנראה קטן כמו נמלה. עם זאת, למרות המראה המרשים, עקרון הפעולה נשאר זהה, ימי הביניים. העיצוב כולל חמישה צמתים עיקריים. העליון, העליון, נועד להעמיס חומרי גלם ולפזר אותם באופן שווה בתוך הכבשן. מתחתיו חלק מהצורה החרוטית בה מתבצע החימום ותהליך ההפחתה (על כך בהמשך). היחידה השלישית מלמעלה נקראת אדים, שבה נמס ברזל. ואז חלק חרוטי נוסף, שהפעם מתחדד כלפי מטה, הוא הכתפיים, שבהן משתחרר פחמן חד חמצני (גז מפחית) מהקוק. ובתחתית ממש מחשלת שממנה מופקים המוצר המוגמר ופסולת הייצור.

כימיה של תהליכים

תהליכים כימיים הם חמצוניים ומפחיתים. הראשון אומר חיבור עם חמצן, השני, להיפך, דחייתו. עפרה היא תחמוצת, וכדי להשיג ברזל, נדרש מגיב מסוים שיכול "לבחור" אטומים נוספים. את התפקיד החשוב ביותר בתהליך זה ממלא קולה, אשר במהלך הבעירה משחרר כמות גדולה של חום ופחמן דו חמצני, אשר בטמפרטורה גבוהה מתפרק לחד חמצני, כימית.חומר פעיל ולא יציב. CO נוטה להפוך שוב לדו-חמצני, ובמפגש עם מולקולות עפרות (Fe₂O_{3), "לוקח" מהן את כל החמצן ומשאיר רק ברזל. בחומרי הגלם ישנם כמובן חומרים נוספים, מיותרים, היוצרים תוצר פסולת הנקרא סיגים. כך פועל תנור פיצוץ. זו, מנקודת מבט של כימיה, תגובת הפחתה פשוטה למדי, המלווה בצריכת חום.}

איך נראה תנור פיצוץ מודרני?

חיי השירות של תנור פיצוץ קצרים יחסית למתקן בסדר גודל כזה - כעשור. במהלך תקופה זו, המבנה נתון לעומסים כבדים, המחמירים על ידי חימום תרמי, לאחר מכן נדרש שיפוץ או הריסה רצינית. ייצור ברזל לא יכול להיקרא בלתי מזיק, הוא קשור לפליטות של זרחן, גופרית וחומרים אחרים לא מאוד שימושיים לאטמוספירה. יחד, נסיבות אלה מעודדות מדינות רבות לצמצם את הייצור המתכותי או לחדש אותו (במיוחד אם התעשייה היא בסיסית ותקציבית). תנור פיצוץ מודרני הוא מערכת פשוטה למדי בעקרון, אשר, עם זאת, דורשת ערכת בקרה מורכבת עם לולאות בקרה רבות המבטיחות את הצריכה היעילה ביותר של חומרי גלם ומשאבי אנרגיה.