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铁矿石钢铁铁锈中都含有什么元素

发布时间:2025-01-06 12:37:13

1. 中国的钢铁是如何冶炼的

铁矿石是地壳的主要组成成分之一,铁在自然界中的分布很广,但是人类发现铁和利用铁却比黄金和铜晚。首先,这是由于天然的单质状态的铁在地球上是找不到的,而且它容易氧化生锈;其次是它的熔点(1 539℃)比铜高得多,使它比铜难于熔炼。

人类最早发现的铁是从天空落下的陨石。陨石中含铁的质量分数很高,它是铁和镍、钴等金属的混合物。考古学家曾经在今天伊拉克境内美索不达米亚(Mesopotamia)乌尔(Ur)城的古代苏美尔人(Sumerians)的坟墓中,发现一把陨铁制成的小斧。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经文中,记述着太阳神等当时重要神像的宝座是用铁制成的。这显然也是从陨石得来的,因为铁在当时被认为是带有神秘性的最珍贵的金属。埃及人干脆把铁叫做“天石”。阿拉伯人传说,天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁。在古希腊文里,“星”和“铁”是同一个词。

1972年,在我国河北省藁城县台西村的商代(约公元前16世纪~约公元前1066)遗址曾出土一件铜钺,上面镶铸有铁刃。钺(yuè)是我国古代一种像斧子的兵器。铁刃铜钺的发现表明我国劳动人民早在三千多年前已经认识了铁,掌握铁的锻造性能,识别铁与青铜在性质上的差别,能够把铁进行锻打加工并和青铜铸接成器,增强铜的坚韧性。铁刃虽已全部锈蚀,但经过科学鉴定,证明铁刃是用陨铁锻成的,因为铁中不含有人工冶炼过程夹带的硅酸盐等杂质,同时铁锈中含有镍和钴。

我国出土的用陨铁锻成的铜器还有:1931年,在我国河南浚县出土的商末周初的铁刃铜钺和铁援铜戈各一件,于解放前流入美国,现存华盛顿弗里尔艺术馆。还有,1978年在北京市平谷县南独乐河出土的商代铁刃铜钺。

由于陨石来源极稀少,从陨石中得来的铁对生产起不了什么作用。只是随着青铜熔炼技术的成熟,才逐渐为铁的冶炼技术的发展创造了条件。虽然最初提炼出来的铁在硬度和防腐蚀性能等方面都不如青铜,但是由于铁矿在自然界中的分布比铜广泛,而且铁器的好些性能比铜器好,遂使铁器能够迅速取代青铜器和石器。

我国古代人民什么时候开始使用铁,虽然说法不一,但多数历史学者和科技史研究者断定是在公元前1 000年的前后。

从目前考古发掘的结果来看,我国最早人工冶炼的铁是在春秋(公元前722~公元前481)战国(公元前403~公元前221)之交的时期出现的。江苏六合县程桥镇春秋墓出土的铁条、铁丸和河南洛阳市水泥制品厂战国早期灰坑中出土的铁锛(音bēn,削平木料的平头斧)、铁(音bó,古代锄田除草的农具)是迄今为止能确定的我国最早的生铁工具。经过冶金学家们检验,铁条属于早期的块状炼铁锻成的;铁丸和铁锛、铁是生铁铸件。这些铁器证明我国在春秋晚期出现块状炼铁的同时或稍后就出现了生铁冶铸技术。人类在冶炼铁的过程中,最初因鼓风设备的限制,炼出的铁不能熔化,只是块状的海绵体熟铁,性质柔软,可锻而不可铸,不宜制作硬度较大的工具,只是在提高炼铁炉的温度后,才能得到熔融的生铁,用于铸造。

欧洲一些国家在公元前1 000年前后也生产块状炼铁,但多废弃不用,直到公元14世纪才使用铸铁,其间经历了十分漫长的发展道路。而我国古代只用较短的时间就实现了这一技术的突破,出现了铸铁。

我国生铁的发明是人类用铁的重大发展,也是我国劳动人民对人类作出的一项重大贡献。英国科学史学家贝尔纳(J.D.Bernal)在他编著的《历史上的科学》(伍况甫等译.北京:科学出版社,1959年,82页)一书中写到:“在欧洲,实在直到14世纪,古代所用的铁,总是在手力鼓风的小型泥炉内,用木炭经低温还原法而制成的。把所得的海绵状的未经熔过的纯铁锭,打成比较软的熟铁条,再经锻工和熔接,就成一些更复杂的铁制品。”又写到:“在古时候,作为金属的铁却有一个很严重的缺点,就是炉中鼓风不够,就熔不了它,所以浇铸就留给青铜独用了,例外的是中国,早在公元前二世纪,中国已能铸铁。”这说明我国生铁的出现比欧洲早1 000多年。

我国的生铁铸造技术,在很长的一段时期内一直处于世界领先地位。随着产量的增加和技术的提高,除铁制的生产工具、生活用具以及兵器外,又出现大型铸造的宗教艺术品。如现存的西安雁塔里的大铁钟,是唐代(618~907)的作品;世界上著名的河北省沧州大铁狮是五代后周广顺三年(公元953年)的作品;山西太原晋祠铁人是北宋年代(960~1127)的作品。

我国炼钢技术的发展也很早。汉朝赵晔所著的《吴越春秋·阖闾内传》中记载着:“阖闾请干将铸作名剑二枚。干将者,吴人也,与欧冶子同师,俱能为剑……干将作剑,采五山之铁精……使童女童男三百人鼓橐装炭,金铁乃濡,遂以成剑。”阖闾是春秋末年今江苏一带的吴国君(公元前514~公元前496在位)。可见,距今2000多年前,我国劳动人民已能炼钢,而且规模还不小。文中的“橐”(tuó)按今天的字意解释是“一种口袋”,在古代是指鼓风用的皮囊;“濡”(rú)按今天的字意解释是“沾”、“渍”,在古代又作“柔韧”讲。

1978年8月5日的《人民日报》第二版刊出一则消息:“湖南省博物馆长沙铁路车站建设工程文物发掘队,从一座古墓出土一口钢剑,从古墓随葬陶器的器形、纹饰以及墓葬的形制来看,可以断定它是春秋晚期的墓葬。从而说明我国炼钢技术的出现,至少应推前200年左右,即春秋战国之交,而不是过去认为的战国中、晚期。经取样分析,这口剑所用的钢是含碳量0.5%(质量分数)左右的中碳钢,金相组织比较均匀,说明可能还进行过热处理。”

我国到西汉(公元前206~公元23)中、晚期出现了利用生铁“炒”成熟铁或制成不同含碳量的钢的炒钢技术。这是将生铁加热成半液体、半固体的状态,再进行搅拌,利用空气或铁矿粉中的氧,进行脱碳,以获得熟铁或钢。1974年在山东苍山县出土的汉安帝永初六年(112)的钢刀和1978年在徐州汉代砖室墓中发掘出的汉章帝建初二年(77)的钢剑经鉴定都是以炒钢为原料,经多次反复加热折叠锻打而成的。

欧洲用炒钢法冶炼熟铁的技术在18世纪中叶才开始出现,比我国要晚1 900余年。

在汉代炒钢技术的基础上,到南北朝(420~581)时期,我国又出现了灌钢技术。这是先将含碳量高的生铁熔化,浇灌到熟铁上,使碳渗入熟铁,增加熟铁的含碳量,然后分别用牲畜尿或油脂淬火而成钢。淬火是钢铁的一种热处理工艺,是将工件加热到适宜温度,随即在水、油或空气中冷却,以提高钢铁的硬度和强度。

在欧洲的坩埚炼钢技术发明之前,灌钢法是一种先进的炼钢技术,对后世有重大影响。

2. 关于化学的小问题呵呵!

是这样的,纯净物不一定是一种元素构成的,分子是构成物质的最小微粒,这个可以理解为如果物质想要保持物理或化学性质那么分子就不能再分了,比如水是由水分子组成的,那没如果把水分子再分成氧原子和氢原子,那么氧原子和氢原子就不再具有水的物理化学性质了(但是要注意有些元素的分子是由一个这种物质的原子组成,比如金属元素都是这样的,这类分子叫做单原子分子)原子是化学反应的最小微粒,而化学反应的本质就是旧的分子“消失”新的分子产生,比如铁在氧气里燃烧生成了四氧化三铁,铁(铁是金属是单原子分子)分子和氧气分子在反应中消失了(注意只是分子消失了,不能理解为这两种元素发生了什么变化),生成了四氧化三铁分子(原子在反应中并没有发生变化)
然后再说说物质,我的理解是物质是宏观上的,比如说到水是一种物质,氧气也是一种物质,组成物质的最小颗粒是分子(再次提醒不要忘记有些单原子分子),组成分子的是原子,那么如果有同种分子组成的物质就是纯净物,由不同种分子组成的物质是混合;物举个例子,把冰块和水放到一起磨碎,那么虽然一个是冰,一个是水,但是他们都是由水分子组成的,因此冰水混合物是纯净物;金刚石和石墨放到一起混合均匀,虽然他们都是由碳元素(碳原子)组成的,但是碳元素在石墨和金刚石中组成的结构不同,碳在两种物质中组成了不同的分子结构,因此这也一种混合物。
最后说说元素,具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子总称为元素。比如核电荷数为1的原子是氢元素,核电荷数为8的原子是氧元素等等。所以如果你弄清了分子和原子的关系那么你就差不多弄清了分子和元素的关系了。

3. 钢铁锈蚀导致的经济损失有多大防止钢铁生锈有哪些方法

钢铁的生锈和防锈

钢铁在潮湿的空气中由于受水、氧气、二氧化碳等物质的作用,钢铁表面容易生成铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O),由于它疏松多孔,因而使内层的铁继续被腐蚀。

防止钢铁生锈最简单的方法是使钢铁与空气、水隔绝,经常保持钢铁制品表面干燥和洁净,通常采用的方法是喷漆、涂油、搪瓷、镀上一层不易生锈的金属(如铬、镍、锡等)、烤蓝等,此外在普通钢中加入铬、镍等元素,制成不锈钢
铁的性质

(1)物理性质

纯净的铁是具有金属光泽的银白色固体,熔点1535℃,沸点2750℃,密度7.86 g/cm3,有良好的延展性,能被磁铁吸引。

(2)化学性质

在金属活动性顺序中,铁位于氢前,是一种中等活动的金属,在一定条件下能与许多物质发生反应。

①与氧气反应 在常温下,铁很难与干燥空气中的氧直接化合,但灼热的铁丝可在纯氧气中剧烈燃烧,生成四氧化三铁。

3Fe+2O2Fe3O4

②与硫反应 铁粉与硫粉的混合物加热后生成硫化亚铁。

Fe+SFcS

③与酸反应 铁与稀盐酸、稀硫酸接触后生成氢气和亚铁盐。

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

浓硫酸和铁接触无明显变化,因为在常温下浓硫酸能使铁表面形成一层致密的保护膜,可阻止内部金属继续和硫酸起反应。

④与盐反应 铁能将金属活动顺序中位于铁后的金属从其盐溶液中置换出来同时生成亚铁盐。

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

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

2.生铁和钢

(1)生铁和钢的成分与机械性能的比较

(2)生铁和冶炼

①原料 铁矿石、焦炭、石灰石和空气。

②主要设备 高炉

③反应原理

在高温下焦炭与氧气反应生成一氧化碳

C+O2CO2

CO2+C2CO

产生的一氧化碳还原铁矿石中氧化铁生成铁

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

加入的助熔剂碳酸钙在高温下分解生成的氧化钙再与铁矿石中的脉石(主要成分是二氧化硅)等杂质组合成硅酸钙炉渣。

CaCO3CaO+CO2↑

CaO+SiO2CaSiO3

4. 初中化学里铁的一切知识

铁作为一种银白色的金属,具有良好的延展性和可塑性,是导电和导热的良好材料。然而,它在潮湿环境中容易生锈,铁锈的主要成分是红棕色的氧化铁Fe2O3。全球每年因生锈而损失的钢铁大约占钢铁年产量的四分之一。

为了防止铁制品生锈,可以采取多种方法。首先,保持铁制品表面的清洁和干燥非常重要。其次,可以在铁制品表面涂上一层保护膜,如刷油漆或涂油,或者将其表面镀上其他金属,甚至通过化学反应在其表面生成一层致密的氧化膜。

黑色金属主要包括Fe、Mn、Cr,而有色金属则包括除上述三种元素以外的金属,如Cu、Zn、Al。铁的合金,即混合物,是由一种金属与一种或多种金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。铁的常见合金包括生铁和钢。生铁的含碳量范围为2%-4.3%,而钢的含碳量则在0.03%-2%之间。

炼铁的主要设备是高炉,主要原料包括铁矿石、焦炭和石灰石。炼钢则主要使用转炉、电炉和平炉,通过高温条件下用氧气或铁的氧化物去除生铁中的过量碳和杂质。

铁的不同种类用途广泛。白口铁主要用于炼钢,而灰口铁则用于制造化工机械和铸件。低碳钢和中碳钢适合制造机械零件和钢管,而高碳钢则适用于制作刀具、量具和模具。锰钢由于含锰量高,具有良好的韧性和硬度;不锈钢则通过添加铬和镍来提高其抗腐蚀性;硅钢含硅量高,导磁性好;而钨钢中的钨元素赋予其耐高温和高强度的特性。

此外,铝和锌在空气中能形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止进一步氧化。铜在潮湿环境中会生锈,这是铜与水、氧气和二氧化碳发生的化学反应的结果。而钛因其出色的耐腐蚀性能,在许多应用领域中具有显著优势。

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