Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Efnafræði Hvað er járnblendi og hvernig er það framleitt?

Flokkun:

19.12.2003
Náttúruvísindi og verkfræði Efnafræði

Hvað er járnblendi og hvernig er það framleitt?

Jón Hálfdanarson

Spurningin í heild sinni hljóðaði svona:
Hvað er gert í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga? Hvað er járnblendi, til hvers er það notað og hvernig er það framleitt?
Í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga er framleitt kísiljárn (e. ferrosilicon). Meginafurðin er svokallað 75% kísiljárn, táknað FeSi75, sem inniheldur um 76% kísil (Si) og 22% járn (Fe), en afgangurinn er ál (Al), kalsín (kalsíum; Ca) og ýmis snefilefni. Kísiljárn er notað í járn- og stálframleiðslu. Notkunarsviðið er tvenns konar.

Í fyrsta lagi er kísiljárn notað sem afoxunarefni í stálframleiðslu, það er að segja efni sem tekur til sín súrefni, bindur það og flytur með sér burt úr hráefninu. Við stálframleiðslu er súrefni blásið í gegnum fljótandi járnbaðið til að brenna kolefni úr og breyta þannig járni í stál. Eftir þessa aðgerð er stálbaðið mettað súrefni og því súrefni þarf að ná út. Það er gert með því að setja kísiljárnmola út í baðið. Kísillinn gengur í efnasamband við súrefnið og úr verður sori sem skilinn er frá áður en lengra er haldið.

Í öðru lagi er kísiljárn notað sem íblöndunarefni í járn og stál. Þá kallar kísill fram eiginleika sem sóst er eftir. Þannig eykur kísillinn hörkuna og breytir rafeiginleikum. Kísilmagnið í stálinu er frá 0% til 0,5% eftir því í hvað á að nota það. Að jafnaði er enn hærra kísiljárnhlutfall í járnsteypum (svokölluðum potti) eða allt að 1,5%.

Að meðaltali eru notuð um þrjú kíló af kísiljárni á hvert tonn af stáli sem framleitt er í heiminum. Þannig má líkja notkun kísiljárns í járni og stáli við krydd í matargerð.



Yfirlitsteikning sem sýnir einn af þremur ljósbogaofnum á Grundartanga. Myndina gerði Þorsteinn Hannesson efnafræðingur sem stendur neðst við ofninn vinstra megin.

Á Grundartanga eru þrír stórir ljósbogaofnar. Þeir eru fullir af hráefnum og niður í hvern þeirra ganga þrjú stór rafskaut. Hráefnin eru kvars, kolefni og járngrýti. Kvarsið er næstum hrein kísilsýra (Si02). Kúnstin í efnaferlinu er að losa súrefnið frá kíslinum í kísilsýrunni. Það er gert með kolefni og færist þá súrefnið yfir á það. Járnið verkar sem hvati í því ferli. Til að efnahvörfin gangi fyrir sig þarf orku og mjög hátt hitastig (2100 °C). Það næst í rafljósbogum sem brenna undir rafskautum ofnanna. Verksmiðjan notar því mjög mikla raforku eða svipað magn og allt höfuðborgarsvæðið.

Ofn 1 í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga var tekinn í notkun árið 1979 og straumi var hleypt á ofn 2 rúmu ári seinna. Ofn 3 var settur í gang árið 1999 og er hann afkastamesti kísiljárnofn í heimi. Ofnarnir á Grundartanga eru í gangi allan sólarhringinn allt árið. Á fjögurra vikna fresti eru þó tekin undirbúin stopp til viðgerðar og viðhalds.

Helstu kaupendur kísiljárns frá verksmiðjunni eru stáliðjuver í Bandaríkjunum og Evrópu.

Reykurinn sem kemur frá ofnunum fer gegnum reykhreinsivirki. Kísilryk sem þar er síað frá er aukaafurð sem seld er víða um heim. Það er notað í margskonar steypu og bætir eiginleika hennar. Þannig verður steypan þéttari og sterkari.

Sementverksmiðjan á Akranesi blandar kísilryki í allt sement sem selt er á almennum markaði á Íslandi. Kísilrykið kemur í veg fyrir svonefnda alkalí-kísil-þenslu í steypu en hún hefur oft valdið miklum skemmdum í steyptum mannvirkjum sem byggð voru áður en ryk frá járnblendiverksmiðjunni kom til.

Höfundur

Jón Hálfdanarson

eðlisfræðingur

Útgáfudagur

19.12.2003

Spyrjandi

Ragnar Bjarnason

Efnisorð

Tilvísun

Jón Hálfdanarson. „Hvað er járnblendi og hvernig er það framleitt?“ Vísindavefurinn, 19. desember 2003, sótt 21. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=3924.

Jón Hálfdanarson. (2003, 19. desember). Hvað er járnblendi og hvernig er það framleitt? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=3924

Jón Hálfdanarson. „Hvað er járnblendi og hvernig er það framleitt?“ Vísindavefurinn. 19. des. 2003. Vefsíða. 21. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=3924>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Hvað er járnblendi og hvernig er það framleitt?
Spurningin í heild sinni hljóðaði svona:

Hvað er gert í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga? Hvað er járnblendi, til hvers er það notað og hvernig er það framleitt?
Í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga er framleitt kísiljárn (e. ferrosilicon). Meginafurðin er svokallað 75% kísiljárn, táknað FeSi75, sem inniheldur um 76% kísil (Si) og 22% járn (Fe), en afgangurinn er ál (Al), kalsín (kalsíum; Ca) og ýmis snefilefni. Kísiljárn er notað í járn- og stálframleiðslu. Notkunarsviðið er tvenns konar.

Í fyrsta lagi er kísiljárn notað sem afoxunarefni í stálframleiðslu, það er að segja efni sem tekur til sín súrefni, bindur það og flytur með sér burt úr hráefninu. Við stálframleiðslu er súrefni blásið í gegnum fljótandi járnbaðið til að brenna kolefni úr og breyta þannig járni í stál. Eftir þessa aðgerð er stálbaðið mettað súrefni og því súrefni þarf að ná út. Það er gert með því að setja kísiljárnmola út í baðið. Kísillinn gengur í efnasamband við súrefnið og úr verður sori sem skilinn er frá áður en lengra er haldið.

Í öðru lagi er kísiljárn notað sem íblöndunarefni í járn og stál. Þá kallar kísill fram eiginleika sem sóst er eftir. Þannig eykur kísillinn hörkuna og breytir rafeiginleikum. Kísilmagnið í stálinu er frá 0% til 0,5% eftir því í hvað á að nota það. Að jafnaði er enn hærra kísiljárnhlutfall í járnsteypum (svokölluðum potti) eða allt að 1,5%.

Að meðaltali eru notuð um þrjú kíló af kísiljárni á hvert tonn af stáli sem framleitt er í heiminum. Þannig má líkja notkun kísiljárns í járni og stáli við krydd í matargerð.



Yfirlitsteikning sem sýnir einn af þremur ljósbogaofnum á Grundartanga. Myndina gerði Þorsteinn Hannesson efnafræðingur sem stendur neðst við ofninn vinstra megin.

Á Grundartanga eru þrír stórir ljósbogaofnar. Þeir eru fullir af hráefnum og niður í hvern þeirra ganga þrjú stór rafskaut. Hráefnin eru kvars, kolefni og járngrýti. Kvarsið er næstum hrein kísilsýra (Si02). Kúnstin í efnaferlinu er að losa súrefnið frá kíslinum í kísilsýrunni. Það er gert með kolefni og færist þá súrefnið yfir á það. Járnið verkar sem hvati í því ferli. Til að efnahvörfin gangi fyrir sig þarf orku og mjög hátt hitastig (2100 °C). Það næst í rafljósbogum sem brenna undir rafskautum ofnanna. Verksmiðjan notar því mjög mikla raforku eða svipað magn og allt höfuðborgarsvæðið.

Ofn 1 í járnblendiverksmiðjunni á Grundartanga var tekinn í notkun árið 1979 og straumi var hleypt á ofn 2 rúmu ári seinna. Ofn 3 var settur í gang árið 1999 og er hann afkastamesti kísiljárnofn í heimi. Ofnarnir á Grundartanga eru í gangi allan sólarhringinn allt árið. Á fjögurra vikna fresti eru þó tekin undirbúin stopp til viðgerðar og viðhalds.

Helstu kaupendur kísiljárns frá verksmiðjunni eru stáliðjuver í Bandaríkjunum og Evrópu.

Reykurinn sem kemur frá ofnunum fer gegnum reykhreinsivirki. Kísilryk sem þar er síað frá er aukaafurð sem seld er víða um heim. Það er notað í margskonar steypu og bætir eiginleika hennar. Þannig verður steypan þéttari og sterkari.

Sementverksmiðjan á Akranesi blandar kísilryki í allt sement sem selt er á almennum markaði á Íslandi. Kísilrykið kemur í veg fyrir svonefnda alkalí-kísil-þenslu í steypu en hún hefur oft valdið miklum skemmdum í steyptum mannvirkjum sem byggð voru áður en ryk frá járnblendiverksmiðjunni kom til. ...