हेमेटाइट से लोहा निष्कर्षण — ब्लूमरी गलन अयस्क से ब्लूम तक

हेमेटाइट (Fe₂O₃) में द्रव्यमान के अनुसार लगभग 70% लोहा होता है। ब्लूमरी भट्टी में, लकड़ी के कोयले के दहन से कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) लोहा ऑक्साइड को कम करता है: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂। लोहा पूरी तरह से पिघलता नहीं है (ब्लूमरी तापमान 1100–1300°C, लोहा 1538°C पर पिघलता है)। इसके बजाय, यह ब्लूम नामक स्पंजी द्रव्यमान बनाता है।

हेमेटाइट अयस्क को एक सपाट पत्थर पर हथौड़े से 2–3 सेमी के टुकड़ों में तोड़ें। छोटे टुकड़े अनुकूल गैसों को अधिक सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं, लोहे की पैदावार में सुधार करते हैं। छँटाई करते समय किसी भी स्पष्ट गैर-लोहे युक्त चट्टान (क्वार्ट्ज, चूना पत्थर) को हटा दें।

अयस्क के टुकड़ों को 2–3 घंटे के लिए 700–800°C पर खुली आग में गर्म करें। भूनना नमी को निकालता है और किसी भी जलयोजित लोहा ऑक्साइड (लिमोनाइट, गोएथाइट) को निर्जल हेमेटाइट में परिवर्तित करता है। भूना हुआ अयस्क अधिक नाजुक भी है और आगे तोड़ना आसान है। अयस्क का रंग मिट्टी के भूरे से ईंट के लाल में बदल जाता है।

ज्वलनशील संरचनाओं से दूर एक समतल, अच्छी जल निकासी वाला क्षेत्र चुनें। एक प्राकृतिक ढाल या पहाड़ी ढाल आदर्श है – आप संरचनात्मक समर्थन के लिए ढाल में भट्टी बना सकते हैं। सुनिश्चित करें कि धौंकनी के लिए अच्छी हवा के प्रवाह तक पहुंचा जा सके और गर्म भट्टी के चारों ओर सुरक्षित रूप से काम करने के लिए जगह हो।

अपशिष्ट सामग्री बनाने के लिए मिट्टी को रेत और कटी हुई पुआल के साथ (अनुपात 3:1:0.5) मिलाएं। लगभग 30 सेमी व्यास और 80–100 सेमी ऊंचाई का एक सीधा बेलन बनाएं। आधार पर एक ट्यूयर उद्घाटन (वायु प्रवेश) छोड़ें, 5–7 सेमी व्यास, थोड़ा ऊपर की ओर झुका। स्लैग निकालने के लिए सामने के नीचे एक स्लैग टैप उद्घाटन छोड़ें।

पहले उपयोग से कम से कम 3–5 दिन पहले भट्टी को सूखने दें। गीली भट्टी को तेजी से गर्म करने से भाप विस्फोट होता है जो मिट्टी की दीवारों को दरार देता है। अंतिम दिन एक छोटी सी गर्मी की आग शेष नमी को धीरे-धीरे दूर करती है।

आपको 1 किग्रा अयस्क के लिए लगभग 8–10 किग्रा लकड़ी का कोयला चाहिए। कठोर लकड़ी का कोयला (ओक, बीच, बर्च) सबसे अच्छा है – यह नरम लकड़ी के कोयले से गर्म और लंबे समय तक जलता है। लकड़ी के कोयले को 2–4 सेमी के टुकड़ों में काटें। 5 किग्रा अयस्क लोड के लिए आवश्यक कुल ईंधन: 40–50 किग्रा लकड़ी का कोयला।

धौंकनी नोजल (ट्यूयर ट्यूब) को ट्यूयर उद्घाटन में डालें। ट्यूब सिरेमिक या स्टील का होना चाहिए – यह 1200°C+ को सहन कर सकता है। ट्यूयर टिप को भट्टी के अंदर लगभग 3–5 सेमी निकलना चाहिए। धौंकनी पर दो लोग बदलाव लेते हैं सर्वश्रेष्ठ निरंतर हवा के प्रवाह को प्रदान करते हैं।

भट्टी को लकड़ी के कोयले से भरें और शीर्ष से इसे प्रज्वलित करें। 30–45 मिनट के लिए धौंकनी को धीरे से पंप करें परिचालन तापमान तक पहुंचने के लिए। भट्टी के अंदर को नारंगी-सफेद चमकना चाहिए (1100–1300°C) कोई अयस्क जोड़ने से पहले।

एक बार तापमान तक पहुंचने के बाद, ऊपर से लकड़ी के कोयले और पिसे अयस्क की वैकल्पिक परतें जोड़ें: 5 सेमी कोयला परत, फिर एक पतली अयस्क परत (हर बार एक मुट्ठी)। कोयले से अयस्क का आयतन अनुपात लगभग 3:1 होना चाहिए। स्तर गिरने के साथ ही हर 10–15 मिनट में एक नया भार जोड़ें।

धौंकनी को स्थिर दर पर पंप करें – प्रति मिनट लगभग 15–20 पंप। निरंतर हवा का प्रवाह महत्वपूर्ण है: बहुत कम हवा और तापमान कम हो जाता है, बहुत अधिक हवा और लोहा स्लैग में जल जाता है। भट्टी की आवाज मंद गर्जन से अधिक पिचवाले टोन में बदल जाती है जब तापमान सही हो।

हर 30–60 मिनट, आधार पर स्लैग टैप खोलें और तरल स्लैग को बहने दें। स्लैग लोहा सिलिकेट (फायलाइट) का एक गहरा कांच जैसा तरल है। यदि स्लैग जमा हो जाता है, तो यह हवा के प्रवाह को अवरुद्ध करता है और तापमान कम कर देता है। यदि टैप उद्घाटन बंद हो जाए तो एक छड़ी से सफाई करें। चमड़े की एप्रन और चेहरे की सुरक्षा पहनें।

कुल गलन समय 4–8 घंटे की निरंतर संचालन है। लकड़ी के कोयले और अयस्क को परतों में जोड़ते रहें। धौंकनी को पंप करते रहें। ब्लूम भट्टी के नीचे बनता है जहां कम लोहे के कण गर्मी में एक साथ वेल्ड करते हैं। 5 किग्रा अयस्क लोड आमतौर पर लगभग 6 घंटे लगता है।

जब सभी अयस्क और लकड़ी का कोयला समाप्त हो जाए, धौंकनी को बंद करें और भट्टी को 1–2 घंटे ठंडा होने दें। पानी से ठंडा न करें – थर्मल शॉक ब्लूम को दरार सकता है। ब्लूम को संभालने के लिए पर्याप्त गर्म होना चाहिए लेकिन निकालते समय विकृत होने के लिए बहुत गर्म नहीं।

स्लैग टैप पर भट्टी की सामने की दीवार को तोड़ें। लंबे हैंडल वाले चिमटे से, ब्लूम को खींचें। यह अयस्क लोड के आधार पर लोहे की एक खुरदरी, स्पंजी ब्लूम द्रव्यमान होगी जिसमें फंसा हुआ स्लैग और लकड़ी का कोयला मिश्रित है, मोटे तौर पर मुट्ठी से तरबूज तक। यह गहरे लाल रंग में चमकता है।

जब तक यह गर्म है (800°C के ऊपर, लाल चमकता हुआ), ब्लूम को एक निहाई या सपाट पत्थर पर हथौड़े से फंसे हुए स्लैग को निचोड़ने के लिए। स्लैग चमकती चिंगारियों की तरह बूंदें। बार-बार मोड़ें और हथौड़ा। इस प्रक्रिया को वेल्डिंग कहा जाता है और स्पंजी लोहे को एक घनी, अधिक प्रबंधनीय ब्लूम द्रव्यमान में कोमल करता है।

एकीकृत ब्लूम को तौलें। एक विशिष्ट ब्लूमरी उपज अयस्क के द्रव्यमान का 10–25% धातु लोहा है। 5 किग्रा हेमेटाइट से, 500 ग्राम से 1.25 किग्रा उपयोगी लोहे की अपेक्षा करें। लोहा कम कार्बन (जाली लोहा) है जब तक कि इसने गलन के दौरान लकड़ी के कोयले से कार्बन अवशोषित नहीं किया।

ब्लूम को शांत हवा में पूरी तरह ठंडा होने दें। सूखी जगह में स्टोर करें – पिटवां लोहा आसानी से जंग लगता है। भंडारण के दौरान ऑक्सीकरण को रोकने के लिए तेल या मधुमक्खी मोम की एक पतली परत से कोट करें। यह लोहा अब उपकरण, हथियार या उपकरणों में हथौड़े के लिए तैयार है।