Introducere
Producția fierului din minereu presupune o reacție redox care se realizează într-un furnal. Cuptorul este umplut la partea superioară cu oxidul de minereu de fier cel mai frecvent hematită (\(Fe_2O_3\)), dar poate fi și magnetită (\(Fe_3O_4\)), carbon numit cocs și calcar (\(CaCO_3\)). În scopul acestei discuții va fi prezentat oxidul de minereu de fier hematit (\(Fe_2O_3\)). Ca o paranteză, hematita își primește numele de la cuvântul grecesc care înseamnă asemănător sângelui, datorită culorii unei forme a pulberii sale. Grecii antici credeau că depozitele mari de hematită se formau în urma bătăliilor purtate, iar sângele din aceste bătălii se scurgea în pământ.
Pentru a începe procesul, un jet de aer fierbinte este forțat în partea de jos a cuptorului care ajută la crearea unei variații mari de temperatură, cea de jos fiind de 2273 K, iar cea de sus de 473 K. Cantitatea de oxigen este strict controlată astfel încât monoxidul de carbon este principalul produs, după cum se arată:
În mod similar, carbonul și monoxidul de carbon contribuie amândoi la reducerea oxidului de fier (III) pentru a da metalul impur, după cum se arată:
\
\
Una dintre cele mai interesante părți ale acestei reacții redox este că majoritatea dioxidului de carbon format este la rândul său redus atunci când vine în contact cu cocsul nears și produce mai mult agent reducător. Pe măsură ce procesul continuă, fierul topit curge în jos prin cuptor și se adună în partea de jos, de unde este eliminat printr-o deschidere laterală. Când se răcește, fierul impur este fragil și, în unele cazuri, moale din cauza prezenței micilor impurități, cum ar fi sulful și fosforul.
Astfel, fierul impur care provine din partea de jos a cuptorului este purificat în continuare. Cea mai comună metodă este cuptorul de bază cu oxigen. În acest cuptor, oxigenul este suflat în fierul impur. Acest lucru este vital deoarece oxigenul oxidează fosforul și sulful prezentate în următoarele reacții redox:
\
\
Oxizii fie scapă sub formă de gaze, fie reacționează cu oxizii bazici care sunt adăugați sau folosiți pentru a căptuși cuptorul. Această etapă finală de purificare elimină o mare parte din impurități, iar rezultatul este un oțel carbon obișnuit. Astfel, fierul se obține prin procesul de oxidare-reducere.
.