Pogadanka na temat RUDY ŻELAZA i jej wpływu na rozwój przemysłu oraz bieg historii OPRACOWAŁ: MARCIN BĄK

Transkrypt

1 Pogadanka na temat RUDY ŻELAZA i jej wpływu na rozwój przemysłu oraz bieg historii OPRACOWAŁ: MARCIN BĄK Kraków

2 Zapoznanie uczniów znastępującymi zagadnieniami: Coto jest ruda żelaza iskąd jąwziąć? Uwagi historyczne o wytopie żelaza na ziemiach polskich -dymarki. Hutnictwo żelaza. Kucie narzędzi ze stali, czyli do czego służymłotek i kowadło. Technologia produkcji noża metodą chałupniczą - czyli broń biała dla kolekcjonerów inie tylko. 2

3 RUDA ŻELAZA kopalina będąca źródłem metalu lub związków metalu. Dopodstawowych rud żelaza zaliczamy: Limonit; Hematyt; Magnetyt; Takonit; Syderyt; Piryt. Z rudy żelaza otrzymujemy żelazo, w wyniku odpowiednich procesów hutniczych. 3

4 Na terenie Polski występuje tzw. RUDA DARNIOWA jest to dość pospolita ruda żelaza w naszym kraju. Występowanie rud darniowych w Polsce - stan z początku lat pięćdziesiątych 4

5 RUDA DARNIOWA ma postać pylistą lub gruzełkowatą, a czasami tworzy twarde, lite płyty o powierzchni do kilkudziesięciu metrów kwadratowych. Jeśli nie ma rudy pod darnią, można jej poszukać w zakolach rzeki, gdzie nurt wyraźnie zwalnia, lub w kieszeniach na zboczach doliny, którą płynie rzeka. Dobrą wskazówką obecności rudy darniowej jest czerwonobrunatne zabarwienie gleby, kretowisk orazwody wzastoiskach. 5

6 6

7 Złoża RUDY DARNIOWEJ odnawiają się bardzo szybko. Wystarczy odczekać kilka lat iznów można je pozyskiwać. By było to możliwe, trzeba jednak dokładnie przykryć wyeksploatowane złoże darnią, przywrócić przepływ wód. Należy również poczekać, ażodnowi się roślinność iflora bakteryjna gleby. Krótko mówiąc, trzeba przeprowadzić rekultywację złoża. 7

8 Odkryto, że rudy darniowe odmian sypkich doskonale nadają się do oczyszczania gazów koksowniczych ze związków siarki -głównie zsiarkowodoru. Co więcej, filtry z tej rudy same się oczyszczają - w czasie reakcji wiązania siarkowodoru wydziela się ciepło, które regeneruje mieszaninę filtracyjną. Pochłaniające właściwości rud darniowych można z powodzeniem wykorzystać również woczyszczaniu innych gazów. Opracowano na przykład metodę oczyszczania ze szkodliwej domieszki siarkowodoru dwutlenku węgla, uzyskiwanegoze źródła wódmineralnych wkrynicy. 8

9 Większe zasoby tego surowca odkryto w rejonie Suwałk, ale zuwagi na ochronę środowiska niepodjętoeksploatacji. Złoża rud żelaza nie sąobecnie eksploatowane również ze względu na skromne ich zasoby, oraz na niską zawartośćżelazawrudzie. POLSKA importuje dziś rudę żelaza zinnych krajów głównie zukrainy iczęściowo ze Szwecji i Brazylii. 9

10 Nadszybie kopalni rudy (1973r.) 10

11 Na świecie najwięcej rudy żelaza jest w Brazylii, Australii, Chinach (rejon południowo wschodni), Rosji (w południowym Uralu), USA, Indiach, Ukrainie (w Krzywym Rogu), Kanadzie (na Półwyspie Labrador), Szwecji (w Kirunie Gallivare) i RPA. 11

12 ŻELAZO otrzymuje się w postaci ciekłej w wyniku stopienia RUDY ŻELAZA w odpowiednim piecu (obecnie wtzw. wielkim piecu). Produktem tej operacji jest tzw. surówka żelaza, będąca stopem żelazazwęglemiinnymiskładnikami. Surówkę poddaje się później tzw. procesowi świeżenia. Ten proces przeprowadza się w tzw. konwertorze, wdmuchując do otrzymanej wyżej kąpieli metalowej czysty tlen po to, by utlenić węgiel doco. 12

13 Eksploatacja złoża rudy darniowej była niezwykle prosta -przez wieki podstawową metodą była "wybierka ręczna". Jeśli ruda była wilgotna, suszono ją w stosach usypanych pośrodku odkrywki. Rudę występującą w postaci twardych brył kruszono i mielono. Korzystając z rzeczki, można było ją wypłukać -wtedy ruda traciła część zanieczyszczeń, zwłaszcza piasku, awięc wytop był wydajniejszy. 13

14 Wytop żelaza z rudy rozpoczynano od wykopywania dołka - "kotliny" - nad którym budowano stożkowy komin z gliny zmieszanej z igliwiem lub sieczką. W dolnej części komina wydłubywano niewielkie otwory, a dołek uzupełniano o ziemny kanał, służący do dostarczania powietrza i usuwania żużla. Konstrukcja miała wysokość ok miśrednicę cm. Jest to klasyczna dymarka lub, według archeologów,piecszybowytypu celtyckiego. 14

15 1 - Szyb pieca. 2 - Wsad (węgiel drzewny + ruda żelaza). 3 - Kotlinka wypełniona ściekającym podczas wytopu żużlem. 4 - Łupka żelaza. 5 Dysze. 6 - Pierwotny poziom terenu. 7 - Poziom dna kotlinki. 15

16 16

17 Do dołka wrzucano węgiel drzewny po rozpaleniu i ustabilizowaniu ciągu w kominie wnętrze osiągało w krótkim czasie wysoką temperaturę. Następnie ładowano porcje wysuszonej rudy, zmieszanej zwęglem drzewnym. Czynność tę powtarzano wielokrotnie. Kanał ziemny dostarczał najwięcej powietrza, prawdopodobnie bez wspomagania miechami. Natomiast przez otwory w dolnej części dymarki w miarę potrzeb wdmuchiwano powietrze za pomocą miechów. Dzięki temu piec osiągał temperaturę ok C. Nie wystarczało to do uzyskania płynnego metalu (temperatura topnienia żelaza wynosi 1530 C), ale umożliwiało redukcję tlenków żelaza - powstawałotzw. żelazogąbczaste. 17

18 W wyniku tych zabiegów z pojedynczej dymarki po 24 godzinach uzyskiwano silnie zanieczyszczoną "łupę" żelaza o wadze około 20 kg. Żelazo wygrzewano następnie wspecjalnych piecach kopułowych, wielokrotnie przekuwano wcelu usunięcia resztek nie wypalonej rudy oraz żużla i doprowadzano do postaci finalnej - sztaby niskowęglowego żelaza kowalnego. Pierwotnie dymarka była konstrukcją jednorazowego użytku - po wytopie budowano nową. Wpóźniejszym okresie konstruowanotakże trwalszepiece zkamienia igliny, zaopatrzone udołu w otwórdousuwania żużlaiszlaki.byłyone wstaniewytrzymać kilkanaściewytopów. Fragment łupki żelaznej uzyskanej w doświadczalnym piecu dymarskim. 18

19 Na terenach dzisiejszej Polski istniało kilka ośrodków produkcji żelaza - w Górach Świętokrzyskich, w okolicach dzisiejszego Opola, Warszawy i Wrocławia. Szacuje się, że w czasie swojego największego rozwoju(ii -III w.n.e.) zarówno w okolicy Warszawy, jak i w Górach Świętokrzyskich produkowano przynajmniej ton żelaza dymarkowego rocznie. 19

20 Potwierdzają to badania archeologiczne prowadzone od 1955 r. w okolicach Nowej Słupi (Góry Świętokrzyskie) przez Kazimierza Bielenina, ówczesnego kustosza Muzeum Archeologicznego w Krakowie, przy współpracy z Mieczysławem Radwanem, ówczesnym docentem Akademii Górniczej wkrakowie. Badania doświadczalne nad odtworzeniem starożytnych pieców hutniczych rozpoczął prof. M. Radwan w 1957 r. wlaboratorium AGH wkrakowie, a następnie na terenie Starachowickich ZakładówBudowySamochodów. Mieczysław Radwan 20

21 21

22 22

23 23

24 Podstawową wadą dymarki była mała wydajność spowodowana zbyt niską temperaturą wytopu. Wadę tę zczasem usunięto, podwyższając komin i komorę roboczą. Dzięki temu uzyskano żelazo w postaci płynnej - tak powstał wielki piec. Początkowo określenia "wielki" używano trochę na wyrost, ponieważ pierwszekonstrukcjemiałyniewięcej niż 4mwysokości. Obok takiego pieca budowano kuźnię: młot do przekuwania żeliwa, urządzenie do wyciągania drutu, walcarki do blachy, nożyce. Wszystko napędzane było kołem wodnym, to był już profesjonalnyzakładmetalurgiczny. 24

25 Dymarka przygotowana do rozpoczęcia wytopu - kotlina wypełniona węglem drzewnym Wytop. Powietrze do kotliny dociera kanałem ziemnym, podtrzymując spalanie węgla drzewnego. Wsad -mieszanina rudy i węgla drzewnego -jest napowietrzany dodatkowo miechem. Na dnie kotliny zaczyna sie zbierać szlaka (odpad) Wytop zakończony. Kotlina i kanał ziemny zostały całkowicie zalane szlaką -powstał kloc żużla. Na żużlu spoczywa wytopiona z rudy łupa żelaza gąbczastego 25

26 Pierwsze wielkie piece powstały w Styrii (Austria) w X wieku, wxiii wieku wnadreńskich ośrodkach hutniczych były już powszechnie stosowane. W tym samym czasie sporadycznie zaczęły pojawiać się na ziemiach polskich. Upowszechniły się jednak dopiero w XVIII wieku. Rzadziej stosowano w nich niskoprocentową rudę darniową, zastąpiły ją bardziej wydajne rudy syderytowe i hematytowe. Wraz z komplikowaniem się zakładu przetwórczego rosły umiejętności hutników. Wielkie piece i kuźnice obsługiwali już fachowcy z prawdziwego zdarzenia, potrafiącyuzyskać zamierzonygatunek żeliwaistali. 26

27 27

28 Hutnictwo żelaza, obok górnictwa, było wiodącą gałęzią przemysłu w czasie pierwszej rewolucji przemysłowej. Rolę tę zawdzięczało ogromnemu zapotrzebowaniu na stal, zwłaszcza po skonstruowaniu pierwszej maszyny parowej. Produkcja hutnicza stała się wtedy podstawą rozwoju całego przemysłu maszynowego, transportu kolejowego i morskiego. Pierwsza maszyna parowa 28

29 Polska produkuje około 10 mln ton stali rocznie. WPolsce obecnie znajduje się ponad 20 hut (większość to stare technologie), najnowsza z nich to huta Katowice i huta Sędzimira koło Krakowa, które zapewniają 2/3 całkowitej produkcji wkraju.większość hut znajduje się wgórnośląskim Okręgu Przemysłowym. Produkcja opiera się głownie na wytwarzaniu typowej stali ale również coraz częściej na produkcji wyrobów przetworzonych np. karoseryjnych blach ocynkowanych przeznaczonych do produkcji aut. Do dużych hut w Polsce zalicza się ponadto huty w: Stalowej Woli, Częstochowie, Ostrowcu Świętokrzyskim, Świętochłowicach, Warszawie, Szczecinie. Obecnie polskie hutnictwo jest wfazie restrukturyzacji. 29

30 30

31 31

32 32

33 33

34 34

35 Sposób trzymania kleszczami obusznymi zgrzewanej siekierki. 35

36 A -Dwuróg. B -Kleszcze proste. C -Kleszcze obuszne. D -Punca i przecinak. E -Młotek. F -Gwoździownica. 36

37 37

38 38

39 39

40 40

41 41

42 42

43