Bevezetés

A vas előállítása az ércből egy nagyolvasztóban lejátszódó redoxireakcióval történik. A kohót felülről vasérc-oxiddal töltik meg, leggyakrabban hematittal (\(Fe_2O_3\)), de lehet magnetit (\(Fe_3O_4\)), koksznak nevezett szénnel és mészkővel (\(CaCO_3\)). Az értekezésben a vasérc oxidját, a hematitot (\(Fe_2O_3\)) mutatjuk be. Mellékesen megjegyezzük, hogy a hematit a nevét a görög szóból kapta, amely vérszerűt jelent, a por egyik formájának színe miatt. Az ókori görögök úgy hitték, hogy a hematit nagy lerakódásai a megvívott csatákból keletkeztek, és az ezekből a csatákból származó vér a földbe folyt.

A folyamat megkezdéséhez a kemence alján forró levegőt nyomnak be, ami segít nagy hőmérséklet-változást létrehozni, az alsó 2273 K, a felső 473 K hőmérsékletű. Az oxigén mennyiségét szigorúan szabályozzák, hogy a szén-monoxid legyen a fő termék, amint az látható:

\

Hasonlóan a szén és a szén-monoxid is hozzájárul a vas(III)-oxid redukciójához, hogy a tisztátalan fémet kapjuk, amint az látható:

\

\

A redoxireakció egyik legérdekesebb része, hogy a keletkező szén-dioxid nagy része maga is redukálódik, amikor érintkezik az el nem égett koksszal, és további redukálószert termel. Ahogy a folyamat folytatódik, az olvadt vas lefelé áramlik a kemencében, és összegyűlik az alján, ahol egy oldalsó nyíláson keresztül eltávolítják. Amikor lehűl, a tisztítatlan vas a kis szennyeződések, például a kén és a foszfor jelenléte miatt törékeny és néhány esetben lágy.

A kemence aljáról érkező tisztítatlan vasat tehát tovább tisztítják. A legelterjedtebb módszer az oxigénes bázikus kemence. A kemencében oxigént fújnak a tisztátalan vasba. Ez azért lényeges, mert az oxigén oxidálja a foszfort és a ként, ami a következő redoxireakciókban látható:

\

\

Az oxidok vagy gázként távoznak, vagy reakcióba lépnek a kemencébe adagolt vagy a kemence kibélelésére használt bázisos oxidokkal. Ez a végső tisztítási lépés eltávolítja a szennyeződések nagy részét, és az eredmény közönséges szénacél lesz. A vasat tehát az oxidációs-redukciós folyamat révén nyerik.