Залізо. Історія винаходу та виробництва

Безкоштовна технічна бібліотека

ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Залізо. Історія винаходу та виробництва

Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Коментарі до статті

Вільне самородне залізо в земній корі, на відміну міді, майже зустрічається. Але воно входить до складу багатьох мінералів і поширене набагато ширше кольорових металів. У давнину його можна було видобувати буквально всюди – з озерних, болотистих, лугових та інших руд. Проте, порівняно з металургією міді, металургія заліза є складним процесом.

Залізо плавиться за температури 1539 градусів. Така висока температура була зовсім недоступна давнім майстрам. Тому залізо узвичаїлося людини значно пізніше міді. Його широке застосування як матеріал для виготовлення зброї та інструментів почалося тільки в 1-му тисячолітті до Р.Х., коли став відомий сиродутний спосіб відновлення заліза (втім, деякі народи навчилися металургії заліза значно раніше; наприклад, племена, що населяли територію сучасної Вірменії , Вміли отримувати залізо з руд вже на початку 3-го тисячоліття до Р.Х.).

Найбільш поширені залізні руди (магнітний залізняк, червоний залізняк і бурий залізняк) є або з'єднання заліза з киснем (оксид заліза), або гідрат окису заліза. Для того щоб виділити металеве залізо з цих сполук, необхідно відновити його - тобто відібрати у нього кисень.

Залізо
Залізні елементи стародавньої зброї

Зрозуміло, давні майстри не мали уявлення про складні хімічні процеси, що відбувалися при відновленні заліза. Однак, спостерігаючи за "плавкою" руди, вони врешті-решт встановили кілька важливих закономірностей, які лягли в основу найпростіших методів виробництва заліза. Насамперед наші пращури помітили, що для отримання заліза зовсім не обов'язково доводити його до температури плавлення.

Металеве залізо можна отримувати і за набагато менших температур, але при цьому має бути більше палива, ніж при виплавці міді, і це паливо має бути кращої якості. Необхідно також, щоб вогонь був якомога гарячішим. Все це вимагало особливого влаштування печі та умов плавки.

Влаштування стародавньої залізоплавильної печі

Як правило, приступаючи до "плавки" заліза, майстри спочатку викопували круглу яму, стінки якої зсередини обмазувалися товстим шаром глини. Із зовнішнього боку до цієї ями підводилося отвір для нагнітання повітря. Потім над округлою нижньою частиною споруджували верхню конуса. Як паливо використовувалося деревне вугілля. Його засипали в самий низ печі – у яму. Зверху на нього укладали шарами шихту - подрібнену руду та вугілля. На верх засипали товстий шар вугілля. Після того, як паливо внизу підпалювалося, починався сильний розігрів руди. При цьому йшла хімічна реакція окиснення вуглецю (вугілля) та відновлення заліза. У вигляді дрібних пелюсток тістоподібне залізо, яке було втричі важче за шлак, опускалося вниз і осідало в нижній частині печі.

Залізо
Пекти для плавки заліза

В результаті на дні ями збиралася грудка м'якого зварного заліза - криця, вагою від 1 до 8 кг. Вона складалася з м'якого металу з порожнинами, заповненими твердими шлаками. Коли "плавка" закінчувалася, піч розламували та витягали з неї крицю. Подальша обробка відбувалася в кузні, де крицю знову розігрівали в горні та обробляли ударами молота, щоб видалити шлак.

У металургії залізо кування на багато століть стало основним видом обробки металу, а ковальська справа стала найважливішою галуззю виробництва. Тільки після кування залізо набувало задовільних якостей. Чисте залізо, втім, неможливо використовувати через його м'якість. Господарське значення мав лише сплав заліза із вуглецем. Якщо отриманий метал містив від 0 до 3% вуглецю, виходила сталь, тобто залізо, яке придбало нову властивість – здатність до загартування. Для цього виготовлений інструмент нагрівали до червоного кольору, а потім охолоджували у воді. Після загартування він ставав дуже твердим і набував чудових ріжучих якостей.

При природному припливі повітря температура печі піднімалася не вище 1000 градусів. Вже в давнину було помічено, що з тієї ж руди можна отримати більше заліза та кращої якості, якщо в піч штучно нагнітати повітря за допомогою хутра. Хутра робилися зі шкур, забезпечувалися дульцями і рухалися вручну. За допомогою сопел і хутра в піч нагнітали сире непідігріте повітря, звідки й пішла назва всього процесу. Однак і при цьому способі температура могла підніматися тільки до 1200 градусів, і з руди витягувалося не більше половини заліза, що містився в ній.

Будучи загальнодоступним і дешевим матеріалом, залізо дуже швидко проникло у всі галузі виробництва, побуту та військової справи і переворот у всіх сферах життя. Залізна сокира та соха із залізним лемешом дозволили освоїти землеробство тим народам, яким до цього воно було зовсім недоступне. Тільки після поширення заліза землеробство у більшості народів перетворилося на найважливішу галузь виробництва.

Залізо дало ремісникові інструменти такої твердості та гостроти, яким не могли протистояти ні камінь, ні бронза. Вони з'явилися основою, де почали бурхливо розвиватися інші ремесла. Ці великі зрушення поклали край первісному суспільству. На зміну йому прийшло розвинене - класове суспільство.

Автор: Рижов К.В.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас:

▪ порох

▪ Бурова установка

▪ Примус

Дивіться інші статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Бактерії на електродах з нановолокна очистять стічні води 15.07.2017

Вчені з Корнельського університету розробили конкурентний інноваційний матеріал для очищення стічних вод від забруднень. В основі нової розробки - вуглецеві наноелектроди з струмопровідним покриттям з 3,4-етилендіоксітіофена.

Електроди були створені методом електроспину з вуглецевого нановолокна та покриті електропровідним полімером, який називається PEDOT. Після того, як на електрод наносять це покриття, на ньому починає рости шар електрично активних бактерій Geobacter sulfurreducens, які виробляють електричний струм і передають електрони наступному електроду.

Бактерії живляться забрудненнями зі стічних вод і виробляють електрику, а струмопровідне нановолокно створює для них сприятливе середовище.

Новий матеріал зможе значно знизити вартість виробництва електродів і тим самим зробити доступнішим процес водоочищення.

У майбутньому бактерії, що сидять на електродах, зможуть захоплювати забруднення прямо з води, що протікає повз них, і переробляти їх. Ця технологія дозволить водоочисним спорудам займати менше місця та підвищити продуктивність.

Вчені створили вуглецеве нановолокно методом електроспину та карбонізації. Нановолокно стає видимим оку через кілька годин електроспину.

У розробці використовувалося вуглецеве нановолокно, оскільки воно має високу пористість і біологічну сумісність з бактеріями. Додавання PEDOT підвищило ефективність електрода.

Інші цікаві новини:

▪ Музика вулканів

▪ Вплив живих ялинок на склад повітря у приміщенні

▪ На Місяці виявлено новий тип ґрунту

▪ Жаби еволюціонують на очах

▪ З пилососом на поясі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Інструменти та механізми для сільського господарства. Добірка статей

▪ стаття Замки без секретів. Поради домашньому майстру

▪ стаття Чи сплять риби? Детальна відповідь

▪ стаття Надання першої долікарської допомоги при сонячному тепловому ударі

▪ стаття Дзеркала. Прості рецепти та поради

▪ стаття Електронне перемикання за допомогою діодів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт