الفرن اللافح

فرن لافح Blast Furnace :

يعرف ايضا باسم الفرن العالي أو فرن الصهر  و هو فرن يستخدم لصهر خامات الحديد مثل الهيماتيت Fe2O3 أو المجنيتايت Fe3O4 للحصول على الحديد الزهر . و الفرن اللافح أسطوانة رأسية ضخمة مصنوعة من الفولاذ ومبطنة بالطوب الحراري ويبلغ ارتفاع بعض الأفران اللافحة حوالي 30م أو أكثر، ويكون قطرها في حدود تسعة أمتار عند القاعدة. ويوجد عند قمة الفرن معدات لشحن المواد الخام الأولية إلى الفرن و هي خام الحديد و فحم الكوك و الحجر الكلسي و جميعها تسمى الشحنة، ولاسترجاع عادم الغازات وتنظيفها. و عملية تحويل أكسيد الحديد إلى عنصر الحديد هي عملية اختزال حيث أن أول أكسيد الكربون و الهيدروجين عوامل مختزلة.

و يمكن تلخيص الخطوات للحصول على الحديد الزهر كالآتي:

1 – إضافة المواد الخام من فتحة في أعلى الفرن اللافح :

أ – خام الحديد مثل الهيماتيت Fe2O3

ب – الحجر الكلسي (كربونات الكالسيوم CaCO3)

ج – فحم الكوك، أيّ الكربون  C  .

2 – إمرار تيار من الهواء من فتحة في أسفل الفرن اللافح و نتيجةى لذلك تصبح درجة حرارة الفرن اللافح عالية جدا قد تصل إلى ما يقارب 1700 درجة أو أكثر في اسفل الفرن .

3 – يجب أن نعرف هنا إلى أن الكربون ليس عاملا مختزلا قويا بما يكفي لفصل الحديد عن الأكسجين في الهيماتيت. لذلك نحن بحاجة إلى عامل مختزل قوي ، لذلك يؤدي تيار الهواء الساخن إلى حرق فحم الكوك (الكربون) من خلال اتحاده السريع مع أكسجين الهواء مولدًا أول أكسيد الكربون و هو عامل مختزل قوي و ذلك حسب التفاعل الآتي:

2C + O2 → 2CO

4 – يتفاعل الهيماتيت مع أول أكسيد الكربون حيث يختزل الحديد حيث يستخرج من الفتحة الجانبية السفلى حسب التفاعل الآتي:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

5 – وظيفة الحجر الكلسي هو إزالة الشوائب على شكل “خبث” حيث يحتوي الهيماتيت على الرمل لذلك وجب إزالة الرمل من المنتج النهائي للحصول على حديد نقي ، ففي البداية يتم تفكلك الحجر الكلسي حراريا إلى أكسيد الكالسيوم و ثاني أكسيد الكربون :

CaCO3 → CaO + CO2

6 – يتفاعل أكسيد الكالسيوم مع الرمل (ثاني أكسيد السيليكون SiO2 ) ليكون سيليكات الكالسيوم Ca2SiO4 (الخبث) و الذي يتم التخلص منه من فتحة جانبية   :

2CaO + SiO2 → Ca2SiO4

Blast furnace2

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية لوحة (بوستر) كيمياء الشاي لوحة (بوستر) كيمياء الشوكولاته لوحة (بوستر …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.