Çapa,demir, demir alma,vira etmek,filika,danford ,admiraltı,deniz çapası | Demir Eksikliği -Demir Eksikliğinin Nedenleri | Demir Demirkan | Demir eksikliği ve 'kansızlık' | Çocuklarda demir eksikliği |

Kimyasal simgesi Fe olan demir (atom ağırlığı 55,25; atom numarası 26) metaller arasında en yaygın kullanılandır. Demir filizleri doğada bol bulunur. Metalin bunlardan elde edilmesiyse oldukça kolaydır. Öteki elementlerle (özellikle karbonla) karıştırıldığında, çok yararlı özellikleri olan. çeşitli ALAŞIM'lar oluşturur. Yüzde 2'ye kadar karbon içeren demire ÇELİK denir ve başka metal elementlerle karıştırıldığında, alaşımlı çelikler ortaya çıkar. İçinde yüzde 2'den çok karbon bulunan demir, pik demir ya da dökme demir diye adlandırılır.

Fiziksel özellikleri : Demir, özgül ağırlığı 7,87 olan. sert gri bir metaldir. 910°C'tan düşük sıcaklıklarda BİLLUR yapısı iç merkezli kübik. 910°C-1 410°C arasında kararlı yapısı yüzey merkezli kübiktir. 1 410°C in üstünde yeniden, iç merkezli kübik yapıya dönüşür. Demir, 1 539°C'ta erir. Üç farklı yapısı olan alotrop'la-rının (sırasıyla a. /'. ve 5 denir) bulunması, çeliklerin ve öteki alaşımlarının, uygun ISIL İŞLEM'lerle şaşırtıcı çeşitliklikte mekanik özellikler kazanmasına katkıda bulunur.
GEÇİŞ ELEMENTLERİ'nden (iç elektron kabukları tamamlanmış olan metal elementler) biri olan demir, iyi bir ısı ve elektrik iletkeni değildir. Demirin özgül elektrik direnci, en iyi elektrik iletkeni olan gümüşün-künün yaklaşık sekiz katıdır. Ancak, bu özelliği, kolayca mıknatıslanması açısından, kobalt ve nikelle paylaşır. Doğal demir, magnetik,kuvvet taşıyan atom gruplarından oluşur. «Alan» adı verilen bu gruplar rasgele dizilmiştir. Ama bir dış magnetik alanın etkisinde kaldıklarında, yeni bir düzene girerek, metali mıknatıs haline getirirler.

Doğada bulunuşu: Demir, alüminyumdan sonra yerkabuğunda en bol bulunan metaldir. Dünyanın birçok yerinde demir filizlerine raslanır. Bunlardan bazılarında, demir oranı yüzde 50'yi aşar.
Filizler, görünümlerine göre sınıflandırılabilir. Siyah renkteki filizler arı halde yüzde 70'ten çok demir içeren magnetit'ten (Fe.t04) oluşmuştur. Kırmızı renkli filizler, çoğunlukla hematit'tir (Fe20:ı). Kahverengi filizler ise ya limonit (2 Fe30:i.3H20) ya da başlıca demir karbonattan oluşmuş siderit'tir FeCO.)
Demir filizleri, içerdikleri yabancı maddelere göre de sınıflandırılır. Sözgelimi, silikatlı filizlerde silisyum vardır. Ayrıca, kireçli filizler (kalsiyum karbonat içeren) ve alüminli (ALO.,) filizler, vb. de bulunur.
Avustralya, İsveç, A.B.D., Rusya ve İspanya'da, işlenebilecek oranda yüksek nitelikli filizler bulunmuştur. Maden yatağının değeri, yalnızca filizin zenginliğine bağlı değildir. Çıkarılabilme kolaylığı,kömür ve endüstri merkezlerine yakınlığı da bu konuda önemli rol oynar. Demir filizlerinin büyük bir bölümü, yüzeye yakın olduğu için açık tavanlı ocak sistemiyle (Bk. MADENCİLİK) çıkarılabilir. Ancak, taşımacılık yöntemlerindeki gelişmelerden sonra, kömür ve endüstri merkezlerine yakınlığın önemi azalmaktadır. Sözgelimi, Avustralya filizinin büyük bir bölümü Japonya'ya satılmaktadır.

Tarihçe: Demir oksibin, karbon kullanılarak demire indirgenmesi, 800°C'ta gerçekleşir. Demir, bütün tepkime boyunca katı halde kalır ve oldukça arı demir ile cürufun karışımından oluşan demir süngeri elde edilir. Eski uygarlıklarda metali eritecek sıcaklık, yani 1 540°C sağlanamadığından, elde edilen tür, demir süngeriydi. Bu demir, akkor haldeyken çekiçle dövülür
ve. cürufun çoğu böylece dışarı çıkarılarak, dövme demir yapılırdı.
XIV. ve XV. yüzyıllarda su gücünden yararlanılmaya başlanması, FIRIN'larda daha kuvvetli hava basınçlarının kullanılmasını sağladı; böylece daha yüksek sıcaklıklar elde etme olanağı bulundu. 1 200°C'ta kritik noktaya varıldı. Bu sıcaklıkta demir, düşük bir oranda karbon soğurur. Söz konusu karbon miktarı, demirin erime noktasını fırın sıcaklığının altına düşürmeye yeterlidir. Ancak, işlenmiş demirin tersine, bu yoldan elde edilen dökme demir ya da pik demir, içerdiği karbon oranı nedeniyle kırılgandır.
Bundan, sonra ortaya çıkan yenilik, indirgen olarak kok kömürünün, mangal kömürünün yerini almasiydi. Kok kömürü, mangal kömüründen daha dayanıklı (sert) olduğu için, daha yüksek bacalı fırınların yapılmasını ve bunların daha verimli çalıştırılmasını sağladı.
Çok sayıda teknik yeniliğin getirilmesine karşın, son 250 yıl içinde demir YÜKSEK FIRlN'larınm işletme ilkesinde aşağı yukarı hiç bir değişiklik yapılmamıştır.

Günümüzde demir yapımı: Günümüzde, yüksek fırına yüklenmelerinden önce, demir filizi, kok kömürü ve kireçtaşı karışımının hazırlanmasına büyük önem verilmektedir. Filizdeki topraklı bileşiklerin, demirin erime sıcaklığında sıvı bir cüruf oluşturması gerekir. Filiz ezilerek 2,5-6,5 cm çapında parçalar haline getirilir. Söz konusu parçalar, hem fırındaki karbon mo-noksit tarafından indirgenebilecek kadar küçük, hem de gazın bacaya doğru akışını engellemeyecek kadar büyüktür. Ne var ki, uygulamada filizin bir bölümü, doğrudan fırına yüklenemeyecek kadar küçük parçalara ayrılır. Bu küçük parçalar, fırının üstünden alınan tozlarla birlikte, yüzde 10 oranında kok kömürü tozuyla karıştırılır ve yakılarak yüklenmeye uygun bir sinter oluşturulur. Son yıllarda fırınları, yüzde 100 sinter kullanarak, yani filizin tümünü önceden ince bir toz haline getirerek çalıştırma yoluna da gidilmiş ve bu yöntemin daha verimli olduğu görülmüştür. Eritici kireçtaşının sinterle birleştirilmesi, daha da başarılı sonuçların alınmasını sağlar.
Karışım, fırının boğazına, çifte çan sistemiyle verilir. Çifte çan sistemi, yüksek fırın gazındaki yitimlerin en aza indirilmesini ve yükleme maddelerinin tepede eşit olarak dağılmasını sağlar. Demir ve cüruf ocaktan alınırken, yükleme maddeleri fırının altına doğru, yani gaz akımına ters yönde hareket eder. Fırındaki gazın temel bileşenleri, karbon monoksit ve azottur. Karbon monoksit, önceden ısıtılmış hava ile sıcak kok kömürünün tepkimesi sonucu oluşur. Isıtılmış hava. fırının dibine doğru çepeçevre yerleştirilmiş girişlerden verilir. Yüksek fırının içinde karmaşık kimyasal tepkimeler yeralır; ama tepkimenin tümü yalın olarak şu biçimde yazılabilir:

Fe,03 + 3 CO —► 2 Fe + 3 C02
hematit + karbon monoksit—>demir + karbon dioksit Demir, oksitinden kurtuldukça, eriyerek ocağın dibine doğru damlar (eritilmiş demirde az miktarda çözünmüş karbon ve başka yabancı maddeler bulunabilir). Kireçtaşı da, silisyum dioksit, alüminyum dioksit ve öteki indirgenmemiş oksitlerle birleşerek, cüruf damlacıkları haline gelir. Ancak cüruf, demirden daha hafif olduğu için yüzeyde kalır.
Modern bir yüksek fırından, her altı saatte bir yaklaşık 2 000 ton demir alınır. Bu demir, ya külçeler halinde kalıplanır ya da ilerde çelik yapımında kullanılmak için, büyük, sıcak kepçelerde saklanır. Cüruf alma işlemi, demire göre daha sık yinelenir.
Demirde bulunan yabancı maddeler, büyük ölçüde fırının işletilme yöntemine bağlıdır. Eriticiyi cürufa en düşük erime noktası sağlayacak oranda "ekleme yoluyla, en yüksek ısı verimi elde edilir. Ancak bu koşullarda, kükürtü, kalsiyum sülfür olarak ortadan kaldırmak için yeterli miktarda kalsiyum oksit bulunmaz. Demir sülfür, demir ve çelik için zararlıdır. Çünkü, arı demirden daha düşük sıcaklıkta gücünü yitirerek, «sıcak gevreklik»e neden olur. Ancak, filizde yeterli miktarda mangan bulunuyorsa, kükürt yerine mangan sülfür oluşur; böylece «sıcak gevreklik» ön» lenir. Bu biçimde, en az eriticiyle üretilen demire, bazik demir adı verilir.
Yükleme maddelerindeki kireç miktarı artırılarak, daha yüksek sıcaklıklarda sıvılaşan bir cüruf oluştuvrulabilir. Sonuçta, normal olarak cürufta kalacak olan silisyum oksidin bir bölümü, demirde çözünen silisyuma indirgenir. Döküm demiri üretiminde, fırında yüksek silisyum ya da asit demiri yapılır. Yüzde 2-3 oranında silisyum, dökümün hem niteliğini, hem de mekanik özelliklerini geliştirir. Asit demiri, genellikle uygun filizlerle birlikte düşük oranda fosfor kullanılarak hazırlanır.
Son yıllarda, yüksek fırınları 2 atmosferde çalıştırma yoluyla verim artırılmaktadır. 2 atmosfer basınçta, yükleme maddeleri ile gazın daha büyük bir bölümünün birbiriyle temas etmesi sağlanır. Ayrıca, hava akımına buhar ile oksijen verilerek, fırını kolayca denetim altında tutmak ve verimde artış sağlamak da olanaklıdır.

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Kimya » Elementler

Kaynak:4
2.cilt / s.476-481