Dzelzs

Dzelzs ir VIII B apakšgrupas elements.
Stabilākās oksidēšanas pakāpes dzelzīm ir +3, +2, reti +6. Samazinoties nesapāroto elektronu skaitam, samazinās arī dzelzs maksimālā oksidēšanas pakāpe un stabilāki kļūst savienojumi, kuras elementam ir zemākās oksidēšanas pakāpes. Dzelzs rādiuss ir relatīvi mazs, tādēļ šīs elements labi veido kompleksos savienojumus, kuros koordinācijas skaitlis centrālajam atomam ir 6. [1, 261. lpp.]
Dzelzs pēc metālu izplatības dabā ieņem otro vietu (aiz alumīnija). Brīvā veidā tā atrodas uz zemes nokritušajos meteorītos. Izplatīti ir dažādi dzelzs savienojumi. Tā ietilpst daudzos minerālos, no kuriem sastāv dzelzsrūdu nogulas.
Svarīgākās dzelzsrūdas ir šādas:
1)magnētiskā dzelzsrūda jeb dzelzs (II, III), oksīds Fe3O4; bagātas, augstas kvalitātes magnētiskās dzelzsrūdas atradnes ir Uralos – Visokajas kalnā, Magņitnajas kalnā un Blagodata kalnā;
2)sarkanā dzelzsrūda Fe2O3; vislielākās tās atradnes ir Krivairogā;
3)brūnā dzelzsrūda Fe2O3.H2O; tās lielas atradnes ir Kerčā.
Dabā lielos daudzumos bieži sastopama pirīta rūda FeS2. Pirītu lieto par izejmateriālu sērskābes ražošanā. [3, 264. lpp.]
Dzelzi cilvēks prata iegūt jau 1500 gadu pirms mūsu ēkas. Tātad dzelzs metalurģijas pilnveidošanai veltīti 3500 gadi. Vēsturē šo posmu sauc par dzelzs laikmeti.
Rūpniecībā dzelzi iegūst galvenokārt dažādu dzelzs – oglekļa sakausējumu veidā. Svarīgākie no tiem čuguns un tērauds.
Izkausētā dzelzī ogleklis šķīst. Ja oglekļa saturs dzelzī ir 6,67 %, tam atbilst savienojums cementīts Fe3C. Parasti oglekļa daudzums dažādu marku čugunā ir 2 … 5%. Domnu procesā dzelzī tiek ievadīts arī mangāns un silīcijs un sārņos daļēji izdalās kaitīgie piemaisījumi (S un P):
FeS + Mn 3 MnS + Fe
Domnās iegūst divu veidu čugunu: lejamo un pārstrādājamo.
Tērauda iegūšanu rūpniecībā pašlaik realizē pēc dažādām metodēm:
1)konvertoru metodes;
2)Martena metode;
3)elektrokausēšanas metode.
Visu tērauda iegūšanas metožu pamatā ir oksidēšanās reakcijas, kuru rezultātā samazinās oglekļa, sēra, fosfora un diemžēl arī mangāna daudzums tēraudā.
No ķīmiķu viedokļa dzelzs metalurģija, saudzīgi izsakoties, ir neracionāla: vispirms dzelzs oksīdus reducē līdz dzelzij un piesātina dzelzi ar oglekli, silīciju un mangānu (čuguna ražošana), bet pēc tam šos piemaisījumus cenšas izdedzināt, izdalīt sārņos (tērauda ražošana). Taču pagaidām metalurgiem citu paņēmienu nav. Pieļaujamo piemaisījumu daudzumu dažādu marku tēraudos nosaka valsts standarts. Oglekļa saturs atšķirīgos tēraudos ir 0,2 …1,7%.…