Från malm till stål på 2 sekunder

Lite teori först:
Termit eller Goldshmidt reaktionen. I detta fall så använder vi oss av aluminotermisk reduktion.
Det fungerar på följande sätt: En metalloxid, t.ex. järnoxid, blandas med en metall som är mindre ädel (mer reaktiv) än metallen som ingår i oxiden t.ex aluminium. Eftersom syre hellre förenar sig med ett mer reaktivt ämne så kommer den ursprungliga oxiden att reduceras och den mindre ädla metallen kommer att oxideras enligt förljande formel:

3Fe3O4 (magnetit) + 8Al -> 9Fe + 4Al2O3 5590F/3087C 719 Kcal
3FeO [Järn(II)oxid] + 2Al -> 3Fe + Al2O3 4532F/2500C 187 Kcal
Fe2O3 (hematit) + 2Al -> 2Fe + Al2O3 5360F/2960C 181 Kcal
(hoppas att jag inte har räknat alltför fel)

Använd dina kemikunskaper för att räkna ut hur stora mängder som behövs för att få ett hundraprocentigt utbyte.
Det krävs en ganska hög temperatur för att starta denna reaktion (1200C) men det ordnas lätt med magnesium och/eller ett par vanliga tomtebloss.
Det är faktiskt samma princip som man använder i en masugn, skillnaden är att aluminium är mer reaktivt än kol och därför går reaktionen mycket snabbare.

Detta är en reaktion som kan vara väldigt farlig så du bör tänka på följande:

1. Ju mindre kornstorlek på råmaterialet du har desto snabbare sker reaktionen! Använd inte mindre än 1-2 mm aluminiumpulver.

2. Det blidas enorma mängder värme! Detta ställer stora krav på reaktionskärlet. Använd keramiska deglar som är klassade för höga temperaturer. Vidare så bör du se upp med underlaget, använd bara ett tjockt lager torr sand, aldrig betong eller något material som innehåller fukt. När 2500 grader varmt järn kommer i kontakt med vatten så bildas det en ångexplosion som man inte vill vara i närheten av!!

3. Ju större skillnad i reaktivitet det är mellan ämnena desto snabbare går reaktionen. DVS oxider av ädla metaller reduceras snabbare oädla metalloxider, kopparoxid och aluminium får t,ex ett explosionsartat förlopp och bör undvikas!

4. Naturligtvis så håller man till utomhus.

SCB - Proffessionell amatör samt evig sökare av onödig kunskap.

Jag har experimenterat en del med detta och kan nu få fram ett homogent stål med en kolhalt på ca 0,8 – 1 % på ett par sekunder. Här följer en bekrivning:

Tyvärr så har jag packat undan nästan alla mina bilder samt den dokumentation jag skrev då jag utförde dessa experiment så det blir en ganska odetaljerad rapport.

Till de första 2 experimenten använde jag malm från Kiruna. 380 gr finkrossad malm blandades med 120 gr aluminiumpulver (1-3mm) och placerades i ett eldfast rörtegel. Reaktionen startades med en "primer" av magnesiumpulver, malmpulver och kaliumnitrat.

<b><center>Infogad bild / Image Insert:</b>

<font size="1"> </font id="size1"></center>

<b><center>Infogad bild / Image Insert:</b>

<font size="1"> </font id="size1"></center>

Efteråt låg det en klump metall samt en klump aluminiumoxid i resterna av rörteglet. En analys i spektrometern visade förljande:
C 0.033%
Si 4.42%
Mn 0.033%
P 0.047%
S 0.005%
Al 0.57%
Ganska bra värden förutom Si. Efter lite undersökningar visade det sig att malmen från Kiruna är rik på kisel. Al värdet var även det en smula högt men det justerades med att minska mängden aluminium.

<font color="red">O.B.S!!
Bilderna innehåller ett allvarligt fel nämligen SNÖ!!!
Enligt mina egna säkerhetstips så ska man undvika vatten... Hmm.. FY på dig SCB!!
</font id="red">
Efterföljande 3 experiment utfördes med malm från Brasilien som skulle innehålla mindre kisel.
400 gr malm + 130 gr Al och i botten av rörteglet lade jag 1,5 gr grafitpulver i hopp om att det skulle öka kolhalten i den färdiga produkten.
Analysen visade denna gång:
C 0.66&
Si 1.10%
Mn 0%
P 0.089%
S 0.017%
Al 0.23%
Vikten på metallklumpen var denna gång ca 185 gr
Kolhalten var mycket tillfredsställande
Al och Si sjönk rejält men P var en liten överraskning då den brasilianska malmen borde innehålla mindre mängd än den svenska.
I nästa fas blandade jag även i lite bränd kalk som skulle fungera som slaggbildare, men tyvärr så hittar jag inte dokumentationen om dessa experiment, jag ska leta lite och se om jag hittar den.

SCB - Proffessionell amatör samt evig sökare av onödig kunskap.

Hej hupp!
Uffe. Jag har använt stålet till ett par eggverktyg, en dragkniv och ett stämjärn. problemet är dock att smältan stelnar ganska snabbt och därför får man en del sprickor samt att det blir ganska ojämn kolhalt (.8 till 1% i samma bit). Dock inget allvarligt. Sprickorna väller man ihop och ojämnheten i kolhalt kan man väl leva med om man inte alltför petig. <img src=icon_smile.gif border=0 align=middle>


Orlow. Aluminiumoxiden samlas som en porös klump ovanför smältan. Din skiss kan nog fungera, problemet är dock att du måste ha ganska stor mängd termitblandning för att värmen skall räcka åt att smälta skrotet. vidare skulle jag nog lägga skrotet i botten av degeln...
Jag skulle även skippa avtappningen och låta smältan stelna i degeln eller göra gjutformen som en integrerad del av degeln, det minskar värmeförlusterna och aluminiumoxiden hjälper till att skydda mot oxidation av smältan.
Men det är ju kul att experimentera så det är bara att sätta igång! Bara du berättar hur det går!! <img src=icon_smile_big.gif border=0 align=middle>
Tänk bara på att ditt skrot måste vara 100% fritt från fukt.(rost innehåller vatten) Ett par droppar vatten räcker för att spreja omgivningen med smält stål. Rent visuellt så kan det nog vara ganska effektfullt men jag tror ändå inte att det är en speciellt trevig upplevelse om man råkar stå i närheten..

SCB - Proffessionell amatör samt evig sökare av onödig kunskap.