再生铁,又称废铁。是指生活中的铁质废弃物或工业生产过程中的铁金属废料、 铁屑 等。
再生铁作为生产配料用于铁制品、钢制品及各种合金金属制品等的生产。其化合物还用作 磁铁 、 染料 (墨水、蓝 晒图纸 、 胭脂 颜料)和 磨料 (红铁粉)等等。
发展历史
我国从 东周 时就有使用再生铁,即将废旧铁物料回炉重熔。到20世纪,出现了专业化的再生金属工业,并得到蓬勃发展。金属,特别是 有色金属 的废料回收,有利于环境保护和资源的利用,具有投资省、能耗少、经济效益显著的特点。因而,再生有色金属产量在各国总产量中的比重逐年上升 中国 也兴建了再生有色金属工厂。
铁的知识
元素 原子 量:55.85
元素类型:金属元素
质子数:26
中子数 :30
所属周期:4
所属族数:VIII
电子层 分布:2-8-14-2
原子 体积:(立方厘米/ 摩尔 ):7.1
元素描述:柔韧而有 延展性 的银白色金属。在 地壳 中含量第四(百万分之56300),在 宇宙 中含量第九。
元素来源:取自 铁矿 。把 碳酸钙 、 冶金焦 和铁矿石分层投入 高炉 ,自底部鼓入高温 气流 ,使得焦炭炽热发红,于是铁被从 氧化物 中还原出来,熔化成液态,从炉底流出。
分布:铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%,居元素分布序列中的第四位,仅次于氧、硅和铝。
基本性质
铁活泼,为强 还原剂 , 化合价 有0、+2、+3、+6,最常见的价态是+2和+3。在室温下,铁可缓慢地从水中置换出氢,在500℃以上反应速度增大:
铁在干燥空气中很难跟 氧气 反应,但在潮湿空气中很容易发生 电化学 腐蚀,若在 酸性气体 或 卤族元素 蒸气氛围中腐蚀更快。铁可以从溶液中还原金、铂、银、汞、铜或锡 带电粒子 。
辅助资料
铁在自然界中分布极广,但是人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。这首先是由于天然 单质 状态的铁在地球上是找不到的,而且它容易氧化 生锈 ,再加上它的 熔点 (1535℃)又比铜(1083℃)高得多,使它比铜难以熔炼。
人类最早发现铁是从天空落下的 石陨石 ,陨石含铁的百分比很高( 铁陨石 中含铁90.85%),是铁和镍、钴的 混合物 。考古学家曾经在古坟墓中,发现陨铁制成的小斧;在 埃及 第五王朝至第六王朝的 埃及金字塔 所藏的宗教经文中,记述了当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。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”。在 古希腊 文中,“星”和“铁”是同一个词。
1978年,在北京 平谷区 刘河村发掘一座商代墓葬,出土许多 青铜 器,最引人注目的是一件古代铁刃铜钺[yuè],经鉴定铁刃是由陨铁锻制的,这不仅表明人类最早发现的铁来自 石陨石 ,也说明我国劳动人民早在3300多年前就认识了铁并熟悉了铁的 锻造 性能,识别了铁和青铜在性质上的差别,并且把铁锻接到铜兵器上,加强铜的坚利性。
由于陨石来源极其稀少,从陨石中得来的铁对生产没有太大作用,随着青铜熔炼技术的成熟,才逐渐为铁的 冶炼 技术发展创造了条件。我国最早人工冶炼的铁是在 春秋战国 之交的时期出现的,距今大约2500年。我国炼钢技术发展也很早,1978年, 湖南博物院 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型, 纹饰 以及墓葬的形制断定是春秋晚期的墓葬。这口剑所用的钢经分析是含碳量0.5%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。
古代劳动人民的炼铁技术也是杰出的,至今竖立在印度德里立附近一座清真寺大门后的铁柱,是用相当钝的铁铸成的,当时如何生产这样的铁,现代人也认为是一个奇迹。由人分析了它的成分,含铁量大于99.72%,其余是碳0.08%,硅0.046%,硫0.006%,磷0.114%。
开创现代炼钢新纪元的是一名叫 亨利·贝塞麦 的浇铸工人,他在1856年8月11日宣布了他的可倾倒式转炉。
随着工业发展,在生产建设和生活中出现大量废钢和废铁,这些废料在转炉中不能使用,于是出现了 平炉 炼钢,是由德国西门子兄弟以及法国马丁兄弟同时创建的,时间是在19世纪60年代初。
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铁的发现和大规模使用,是人类发展史上的一个光辉里程碑,它把人类从石器时代、铜器时代带到了 铁器时代 ,推动了人类文明的发展。至今铁仍然是现代 化学工业 的基础,人类进步所必不可少的金属材料。
铁的形成
相对原子质量 55.847。铁有多种 同素异形体 。铁是比较活泼的金属,在金属活动顺序表里排在氢的前面。常温时,铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属 单质 起反应,在高温时,则剧烈反应。铁在 氧气 中燃烧,生成 四氧化三铁 ,赤热的铁和 蒸汽 起反应也生成Fe3O4。铁易溶于稀的 无机酸 和浓盐酸中,生成二价 铁盐 ,并放出 氢气 。在常温下遇 硫酸 或 硝酸 时,表面生成一层 氧化物 保护膜,使铁“ 钝化 ”,故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。但 FeO· 氧化铁 不符合Fe3O4不与稀酸反应的性质,经光谱检验,应为Fe(+3)Fe(+2)[Fe(+3)O4],即铁酸铁与铁酸 硫酸亚铁 的复合盐。铁的+3价化合物较为稳定,但有较强的氧化性,能把铜氧化成+2价(2 三氯化铁 +Cu===2 氯化亚铁 + CuCl2 ,常温下即可反应,用于 刻蚀 铜板)
铁是一种光亮的银白色金属。密度7.86克/厘米3。 熔点 1535℃, 沸点 2750℃。常见 化合价 +2和+3,有好的 延展性 和导热性。也能导电。纯铁既能磁化,又可去磁,且均很迅速。 电离能 为7.870电子伏特。 化学性质 比较活泼,是一种良好的 还原剂 。若有杂质,在潮湿的空气中易锈蚀;在有 酸气 或 卤族元素 蒸气存在的湿空气中 生锈 更快。易溶于稀酸。在 浓 硝酸 中能被 钝化 。加热时均能同卤素、硫、硅、碳、磷等化合。除生成+2和+3价 氧化物 外,还有复合氧化物 四氧化三铁 (是磁性氧化物)生成。铁是工业部门不可缺少的一种金属。铁与少量的碳制成合金——钢,磁化之后不易去磁,是优良的硬磁材料,同时也是重要的工业材料。
使用要求
再 生铁 金属原料来自四面八方,往往是黑色金属、 有色金属 及其合金的混杂物,而且夹杂有塑料、橡胶、油漆、油脂、木料、泥沙、织物等。在 冶炼 前必须进行以下流程:
1.分类:由于原料来源混乱、材料性质驳杂,必须采用人工进行分类整理归置,以便于后期工作的进行;
2.解体:许多物料必须拆分解体,才能将其中的再生铁部分分解出来,也利于人工筛除其他杂质;
3.筛分:筛除其他杂质或磁选出铁成分;
4.压块:使用HDYJ金属 压块机 (包括金属屑压块机、金属 打包机 )将在 生铁 物料作压块处理,以便于储运及减少回收再利用过程中运输、冶炼的损耗。
此外,根据不同的生产需求,还要进行破碎、干燥、预焚烧、脱脂磨细等生产工序。
混杂过于严重的合金废料,则用作重新 冶炼 提取金属的原料。
化学性质
[铁的化学性质之一]
相对原子质量 55.847。铁有多种 同素异形体 ,如α铁、β铁、γ铁、б铁等铁是一变价元素,常见价态为+2和+3。铁与硫、 硫酸铜溶液 、 盐酸 、 硫酸 等反应时失去两个 电子 ,成为+2价。与 Cl2 、 Br2 、 硝酸 及热 浓硫酸 反应,则被氧化成Fe3+。铁与 氧气 或 蒸汽 反应生成的 Fe3O4 ,可以看成是 FeO· 氧化铁 ,其中有1/3的Fe为+2价,另2/3为+3价。铁的+3价化合物较为稳定。
铁溶于热的或较浓的硝酸中,生成 硝酸铁 并释放出氮的 氧化物 。在 浓硝酸 或冷的浓硫酸中,铁的表面形成一层氧化薄膜而被 钝化 。铁与氯在加热时反应剧烈(2Fe+3Cl2===2 三氯化铁 )。铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。铁与氮不能直接化合,但与氨作用,形成 氮化铁 Fe2N。
铁的最重要的 氧化数 是+2和+3。 二价铁离子 呈淡绿色,在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随 水解 程度的增大而由黄色经 橙色 变到 棕色 。纯净的三价铁离子为淡紫色。二价和三价铁均易与 无机 或有机配位体形成稳定的 配位化合物 ,如Phen为菲罗林, 配位数 通常为6。零价铁还可与一氧化碳形成各种 羰基铁 ,如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。 基铁有 挥发性 ,蒸气剧毒。铁也有+4、+5、+6价态的化合物,但在 水溶液 中只有+6价的。
化合物主要有两大类: 亚铁 Fe(Ⅱ)和正铁Fe(Ⅲ)化合物,亚铁化合物有 氧化亚铁 ( FeO )、 氯化亚铁 ( FeCl2 )、 硫酸亚铁 ( FeSO4 )、 氢氧化亚铁 {Fe(OH)2}等;正铁化合物有 氧化铁 ( Fe2O3 )、 三氯化铁 ( FeCl3 )、 Fe2(SO4)3·9H2O {Fe2(SO4)3}、 氢氧化铁胶体 {Fe(OH)3}等。
如在 亚铁氰化钾 K4[Fe(CN)6]·3H2O(俗名: 黄血盐 )和铁 化钾K3[Fe(CN)6](俗名: 铁氰化钾 )中。铁与 环戊二烯 的化合物 二茂铁 ,是一种具有夹心结构的 有机金属化合物 。
【铁的 化学性质 之三种状态】
铁的 电子 构型为(Ar)3d64s2, 氧化态 有0、+2、+3、+4、+5、+6。铁的化学性质活泼,为强 还原剂 ,在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢,在500℃以上反应 速率 增高:3Fe+4H2O(g)=== 四氧化三铁 +4H2↑
铁在干燥空气中很难与氧发生作用,但在潮湿空气中很易腐蚀,若含有酸性气或 卤族元素 蒸气时,腐蚀更快。铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜 等离子 ,如:CuSO4+Fe=== FeSO4 +Cu
铁溶于非氧化性的酸如 盐酸 和 硫酸 中,形成 二价铁离子 并放出 氢气 ;在冷的 硝酸 中则形成二价铁离子和 硝酸铵 :
Fe+ H2SO4 ===FeSO4+H2↑4Fe+10 HNO3 ===4Fe(NO3)2+ NH4NO3 +3H2O
【铁的 化学性质 之四----工业制取】
C+O2===(点燃) CO2 (提供热量和CO2)
CO2+C===(高温)2CO
氧化铁 +3CO===(高温)2Fe+3CO2
CaCO3 +SiO2===(高温)CaCO3+CO2↑
铁的来源
铁是 地壳 中较丰富的元素,仅次于氧、硅、铝。 磁 铁矿 、 赤铁矿 、 褐铁矿 和 菱铁矿 是重要的铁矿。 单体 金属常用 冶金焦 、铁矿石和石炭石为原料炼得。用 氢气 还原纯 氧化铁 可得到纯铁。含碳在1.7%以上的铁叫 生铁 (或 铸铁 )。含碳量少于0.2%的铁熔合体称为 熟铁 或锻铁。含碳量介于1.7-0.2之间的铁熔体叫做钢。生铁坚硬,但性脆;钢具有弹性;熟铁易于 机械加工 ,但要比钢柔软。从生铁炼钢,就是减低生铁内的碳量,以及将硅、硫和磷杂质除去。
浮选发治理污水:以铁为 阳极 电解 污水, 阴极 产生气泡( 氢气 )使污垢浮起,达到一定厚度使可去除,阳极产生的Fe2+遇到阴极产生的OH-生成具有 吸附 性的沉淀(Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3),吸附杂质。