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鐵礦石鋼鐵鐵銹中都含有什麼元素

發布時間:2025-01-06 12:37:13

1. 中國的鋼鐵是如何冶煉的

鐵礦石是地殼的主要組成成分之一,鐵在自然界中的分布很廣,但是人類發現鐵和利用鐵卻比黃金和銅晚。首先,這是由於天然的單質狀態的鐵在地球上是找不到的,而且它容易氧化生銹;其次是它的熔點(1 539℃)比銅高得多,使它比銅難於熔煉。

人類最早發現的鐵是從天空落下的隕石。隕石中含鐵的質量分數很高,它是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物。考古學家曾經在今天伊拉克境內美索不達米亞(Mesopotamia)烏爾(Ur)城的古代蘇美爾人(Sumerians)的墳墓中,發現一把隕鐵製成的小斧。在埃及第五至第六王朝(公元前2400年前)的金字塔所藏的宗教經文中,記述著太陽神等當時重要神像的寶座是用鐵製成的。這顯然也是從隕石得來的,因為鐵在當時被認為是帶有神秘性的最珍貴的金屬。埃及人乾脆把鐵叫做「天石」。阿拉伯人傳說,天上的金雨落進沙漠里變成了黑色的鐵。在古希臘文里,「星」和「鐵」是同一個詞。

1972年,在我國河北省藁城縣台西村的商代(約公元前16世紀~約公元前1066)遺址曾出土一件銅鉞,上面鑲鑄有鐵刃。鉞(yuè)是我國古代一種像斧子的兵器。鐵刃銅鉞的發現表明我國勞動人民早在三千多年前已經認識了鐵,掌握鐵的鍛造性能,識別鐵與青銅在性質上的差別,能夠把鐵進行鍛打加工並和青銅鑄接成器,增強銅的堅韌性。鐵刃雖已全部銹蝕,但經過科學鑒定,證明鐵刃是用隕鐵鍛成的,因為鐵中不含有人工冶煉過程夾帶的硅酸鹽等雜質,同時鐵銹中含有鎳和鈷。

我國出土的用隕鐵鍛成的銅器還有:1931年,在我國河南浚縣出土的商末周初的鐵刃銅鉞和鐵援銅戈各一件,於解放前流入美國,現存華盛頓弗里爾藝術館。還有,1978年在北京市平谷縣南獨樂河出土的商代鐵刃銅鉞。

由於隕石來源極稀少,從隕石中得來的鐵對生產起不了什麼作用。只是隨著青銅熔煉技術的成熟,才逐漸為鐵的冶煉技術的發展創造了條件。雖然最初提煉出來的鐵在硬度和防腐蝕性能等方面都不如青銅,但是由於鐵礦在自然界中的分布比銅廣泛,而且鐵器的好些性能比銅器好,遂使鐵器能夠迅速取代青銅器和石器。

我國古代人民什麼時候開始使用鐵,雖然說法不一,但多數歷史學者和科技史研究者斷定是在公元前1 000年的前後。

從目前考古發掘的結果來看,我國最早人工冶煉的鐵是在春秋(公元前722~公元前481)戰國(公元前403~公元前221)之交的時期出現的。江蘇六合縣程橋鎮春秋墓出土的鐵條、鐵丸和河南洛陽市水泥製品廠戰國早期灰坑中出土的鐵錛(音bēn,削平木料的平頭斧)、鐵(音bó,古代鋤田除草的農具)是迄今為止能確定的我國最早的生鐵工具。經過冶金學家們檢驗,鐵條屬於早期的塊狀煉鐵鍛成的;鐵丸和鐵錛、鐵是生鐵鑄件。這些鐵器證明我國在春秋晚期出現塊狀煉鐵的同時或稍後就出現了生鐵冶鑄技術。人類在冶煉鐵的過程中,最初因鼓風設備的限制,煉出的鐵不能熔化,只是塊狀的海綿體熟鐵,性質柔軟,可鍛而不可鑄,不宜製作硬度較大的工具,只是在提高煉鐵爐的溫度後,才能得到熔融的生鐵,用於鑄造。

歐洲一些國家在公元前1 000年前後也生產塊狀煉鐵,但多廢棄不用,直到公元14世紀才使用鑄鐵,其間經歷了十分漫長的發展道路。而我國古代只用較短的時間就實現了這一技術的突破,出現了鑄鐵。

我國生鐵的發明是人類用鐵的重大發展,也是我國勞動人民對人類作出的一項重大貢獻。英國科學史學家貝爾納(J.D.Bernal)在他編著的《歷史上的科學》(伍況甫等譯.北京:科學出版社,1959年,82頁)一書中寫到:「在歐洲,實在直到14世紀,古代所用的鐵,總是在手力鼓風的小型泥爐內,用木炭經低溫還原法而製成的。把所得的海綿狀的未經熔過的純鐵錠,打成比較軟的熟鐵條,再經鍛工和熔接,就成一些更復雜的鐵製品。」又寫到:「在古時候,作為金屬的鐵卻有一個很嚴重的缺點,就是爐中鼓風不夠,就熔不了它,所以澆鑄就留給青銅獨用了,例外的是中國,早在公元前二世紀,中國已能鑄鐵。」這說明我國生鐵的出現比歐洲早1 000多年。

我國的生鐵鑄造技術,在很長的一段時期內一直處於世界領先地位。隨著產量的增加和技術的提高,除鐵制的生產工具、生活用具以及兵器外,又出現大型鑄造的宗教藝術品。如現存的西安雁塔里的大鐵鍾,是唐代(618~907)的作品;世界上著名的河北省滄州大鐵獅是五代後周廣順三年(公元953年)的作品;山西太原晉祠鐵人是北宋年代(960~1127)的作品。

我國煉鋼技術的發展也很早。漢朝趙曄所著的《吳越春秋·闔閭內傳》中記載著:「闔閭請干將鑄作名劍二枚。干將者,吳人也,與歐冶子同師,俱能為劍……干將作劍,采五山之鐵精……使童女童男三百人鼓橐裝炭,金鐵乃濡,遂以成劍。」闔閭是春秋末年今江蘇一帶的吳國君(公元前514~公元前496在位)。可見,距今2000多年前,我國勞動人民已能煉鋼,而且規模還不小。文中的「橐」(tuó)按今天的字意解釋是「一種口袋」,在古代是指鼓風用的皮囊;「濡」(rú)按今天的字意解釋是「沾」、「漬」,在古代又作「柔韌」講。

1978年8月5日的《人民日報》第二版刊出一則消息:「湖南省博物館長沙鐵路車站建設工程文物發掘隊,從一座古墓出土一口鋼劍,從古墓隨葬陶器的器形、紋飾以及墓葬的形制來看,可以斷定它是春秋晚期的墓葬。從而說明我國煉鋼技術的出現,至少應推前200年左右,即春秋戰國之交,而不是過去認為的戰國中、晚期。經取樣分析,這口劍所用的鋼是含碳量0.5%(質量分數)左右的中碳鋼,金相組織比較均勻,說明可能還進行過熱處理。」

我國到西漢(公元前206~公元23)中、晚期出現了利用生鐵「炒」成熟鐵或製成不同含碳量的鋼的炒鋼技術。這是將生鐵加熱成半液體、半固體的狀態,再進行攪拌,利用空氣或鐵礦粉中的氧,進行脫碳,以獲得熟鐵或鋼。1974年在山東蒼山縣出土的漢安帝永初六年(112)的鋼刀和1978年在徐州漢代磚室墓中發掘出的漢章帝建初二年(77)的鋼劍經鑒定都是以炒鋼為原料,經多次反復加熱折疊鍛打而成的。

歐洲用炒鋼法冶煉熟鐵的技術在18世紀中葉才開始出現,比我國要晚1 900餘年。

在漢代炒鋼技術的基礎上,到南北朝(420~581)時期,我國又出現了灌鋼技術。這是先將含碳量高的生鐵熔化,澆灌到熟鐵上,使碳滲入熟鐵,增加熟鐵的含碳量,然後分別用牲畜尿或油脂淬火而成鋼。淬火是鋼鐵的一種熱處理工藝,是將工件加熱到適宜溫度,隨即在水、油或空氣中冷卻,以提高鋼鐵的硬度和強度。

在歐洲的坩堝煉鋼技術發明之前,灌鋼法是一種先進的煉鋼技術,對後世有重大影響。

2. 關於化學的小問題呵呵!

是這樣的,純凈物不一定是一種元素構成的,分子是構成物質的最小微粒,這個可以理解為如果物質想要保持物理或化學性質那麼分子就不能再分了,比如水是由水分子組成的,那沒如果把水分子再分成氧原子和氫原子,那麼氧原子和氫原子就不再具有水的物理化學性質了(但是要注意有些元素的分子是由一個這種物質的原子組成,比如金屬元素都是這樣的,這類分子叫做單原子分子)原子是化學反應的最小微粒,而化學反應的本質就是舊的分子「消失」新的分子產生,比如鐵在氧氣里燃燒生成了四氧化三鐵,鐵(鐵是金屬是單原子分子)分子和氧氣分子在反應中消失了(注意只是分子消失了,不能理解為這兩種元素發生了什麼變化),生成了四氧化三鐵分子(原子在反應中並沒有發生變化)
然後再說說物質,我的理解是物質是宏觀上的,比如說到水是一種物質,氧氣也是一種物質,組成物質的最小顆粒是分子(再次提醒不要忘記有些單原子分子),組成分子的是原子,那麼如果有同種分子組成的物質就是純凈物,由不同種分子組成的物質是混合;物舉個例子,把冰塊和水放到一起磨碎,那麼雖然一個是冰,一個是水,但是他們都是由水分子組成的,因此冰水混合物是純凈物;金剛石和石墨放到一起混合均勻,雖然他們都是由碳元素(碳原子)組成的,但是碳元素在石墨和金剛石中組成的結構不同,碳在兩種物質中組成了不同的分子結構,因此這也一種混合物。
最後說說元素,具有相同核電荷數(即質子數)的同一類原子總稱為元素。比如核電荷數為1的原子是氫元素,核電荷數為8的原子是氧元素等等。所以如果你弄清了分子和原子的關系那麼你就差不多弄清了分子和元素的關系了。

3. 鋼鐵銹蝕導致的經濟損失有多大防止鋼鐵生銹有哪些方法

鋼鐵的生銹和防銹

鋼鐵在潮濕的空氣中由於受水、氧氣、二氧化碳等物質的作用,鋼鐵表面容易生成鐵銹(主要成分是Fe2O3·xH2O),由於它疏鬆多孔,因而使內層的鐵繼續被腐蝕。

防止鋼鐵生銹最簡單的方法是使鋼鐵與空氣、水隔絕,經常保持鋼鐵製品表面乾燥和潔凈,通常採用的方法是噴漆、塗油、搪瓷、鍍上一層不易生銹的金屬(如鉻、鎳、錫等)、烤藍等,此外在普通鋼中加入鉻、鎳等元素,製成不銹鋼
鐵的性質

(1)物理性質

純凈的鐵是具有金屬光澤的銀白色固體,熔點1535℃,沸點2750℃,密度7.86 g/cm3,有良好的延展性,能被磁鐵吸引。

(2)化學性質

在金屬活動性順序中,鐵位於氫前,是一種中等活動的金屬,在一定條件下能與許多物質發生反應。

①與氧氣反應 在常溫下,鐵很難與乾燥空氣中的氧直接化合,但灼熱的鐵絲可在純氧氣中劇烈燃燒,生成四氧化三鐵。

3Fe+2O2Fe3O4

②與硫反應 鐵粉與硫粉的混合物加熱後生成硫化亞鐵。

Fe+SFcS

③與酸反應 鐵與稀鹽酸、稀硫酸接觸後生成氫氣和亞鐵鹽。

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

濃硫酸和鐵接觸無明顯變化,因為在常溫下濃硫酸能使鐵表面形成一層緻密的保護膜,可阻止內部金屬繼續和硫酸起反應。

④與鹽反應 鐵能將金屬活動順序中位於鐵後的金屬從其鹽溶液中置換出來同時生成亞鐵鹽。

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

Fe+2AgNO3=2Ag+Fe(NO3)2

2.生鐵和鋼

(1)生鐵和鋼的成分與機械性能的比較

(2)生鐵和冶煉

①原料 鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。

②主要設備 高爐

③反應原理

在高溫下焦炭與氧氣反應生成一氧化碳

C+O2CO2

CO2+C2CO

產生的一氧化碳還原鐵礦石中氧化鐵生成鐵

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

加入的助熔劑碳酸鈣在高溫下分解生成的氧化鈣再與鐵礦石中的脈石(主要成分是二氧化硅)等雜質組合成硅酸鈣爐渣。

CaCO3CaO+CO2↑

CaO+SiO2CaSiO3

4. 初中化學里鐵的一切知識

鐵作為一種銀白色的金屬,具有良好的延展性和可塑性,是導電和導熱的良好材料。然而,它在潮濕環境中容易生銹,鐵銹的主要成分是紅棕色的氧化鐵Fe2O3。全球每年因生銹而損失的鋼鐵大約占鋼鐵年產量的四分之一。

為了防止鐵製品生銹,可以採取多種方法。首先,保持鐵製品表面的清潔和乾燥非常重要。其次,可以在鐵製品表面塗上一層保護膜,如刷油漆或塗油,或者將其表面鍍上其他金屬,甚至通過化學反應在其表面生成一層緻密的氧化膜。

黑色金屬主要包括Fe、Mn、Cr,而有色金屬則包括除上述三種元素以外的金屬,如Cu、Zn、Al。鐵的合金,即混合物,是由一種金屬與一種或多種金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。鐵的常見合金包括生鐵和鋼。生鐵的含碳量范圍為2%-4.3%,而鋼的含碳量則在0.03%-2%之間。

煉鐵的主要設備是高爐,主要原料包括鐵礦石、焦炭和石灰石。煉鋼則主要使用轉爐、電爐和平爐,通過高溫條件下用氧氣或鐵的氧化物去除生鐵中的過量碳和雜質。

鐵的不同種類用途廣泛。白口鐵主要用於煉鋼,而灰口鐵則用於製造化工機械和鑄件。低碳鋼和中碳鋼適合製造機械零件和鋼管,而高碳鋼則適用於製作刀具、量具和模具。錳鋼由於含錳量高,具有良好的韌性和硬度;不銹鋼則通過添加鉻和鎳來提高其抗腐蝕性;硅鋼含硅量高,導磁性好;而鎢鋼中的鎢元素賦予其耐高溫和高強度的特性。

此外,鋁和鋅在空氣中能形成一層緻密的氧化物薄膜,從而阻止進一步氧化。銅在潮濕環境中會生銹,這是銅與水、氧氣和二氧化碳發生的化學反應的結果。而鈦因其出色的耐腐蝕性能,在許多應用領域中具有顯著優勢。

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