Bonjour, pourriez vous m'aider pour cette activité, s'il vous plait
Les premières productions de fer par pyrométallurgie (dès 1700 avant J.-C.) utilisant la technologie des bas fourneaux.
« Le minerai enfourné avec du charbon de bois contenait de l'hématite Fe2O3. Le four était alors un bas foyer creusé dans le sol et placé sur un point haut pour obtenir un bon tirage naturel. Du point de vue chimique, ce qui s'y passait peut être résumé par la réaction 2 Fe2O3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2. Cette réaction consiste en une réduction de l'oxyde de fer et une oxydation du carbone, laquelle dégage de la chaleur. La réduction n'a lieu que vers 1200°C, température qui, dans les bas foyers, n'était atteinte que localement. Là où elle l'était, le fer s'individualisait en petits cristaux qui ne fondaient pas puisque sa température de fusion est 1536°C. Peu à peu, ces cristaux se groupaient en petits amas poreux et pâteux qui descendaient lentement et se réunissaient en une masse inhomogène, le loupe. Celle-ci, qui épousait grossièrement la forme hémisphérique du fond du four, ne pesait que quelques kilogrammes. Une part importante de l'oxyde n'était pas réduite et se combinait au silicium (de la silice SiO2) et au calcium (du calcaire CaCO3) pour former un silicate riche en fer. Comme la cendre du charbon de bois renferme des éléments alcalins qui en abaissent le point de fusion (ce sont des « fondants »), ce silicate fondait en un laitier moins dense que le fer et flottant sur lui. Il se refroidissait en une scorie vitreuse ».Dès le XIVème siècle est mis au point le haut fourneau. Les charges (minerai et coke) versées en continu dans le gueulard descendent sous l'effet de leur poids et rencontrent un courant gazeux ascendant de diazote et de monoxyde de carbone provenant de la combustion du coke par l'air introduit au niveau des tuyères.Il en résulte, du sommet de la cuve aux étalages, un ensemble complexe de réactions conduisant à la réduction des oxydes de fer par le monoxyde de fer. Du creuset s'écoule la fonte et le laitier, moins dense que la fonte. La fonte est ensuite débarrassée de ses impuretés et d'une partie du carbone pour donner l'acier ; les laitiers sont exploités par d'autres industries : construction de route, cimenterie,...
questions
1)Quels sont les différents rôles du charbon dans la production de fer par un bas fourneau ?
2)Pourquoi est-il nécessaire que la température soit suffisamment élevée au sein d'un haut ou d'un bas fourneau ? Justifier le terme « pyrométallurgie ».
3)Pour récupérer la loupe, il était nécessaire de briser le bas fourneau. Expliquer.
4)En quoi la technique du haut fourneau s'avère-t-elle plus intéressante que celle du bas fourneau ?
réponses
1)Comme la cendre du charbon de bois renferme des
éléments alcalins qui en abaissent le point de fusion (ce sont des « fondants »), ce silicate fondait en un laitier
moins dense que le fer et flottant sur lui.
2) ? ; Traitement thermique de métaux permettant leur réutilisation.
3)Celle-ci, qui épousait grossièrement la forme hémisphérique
du fond du four, ne pesait que quelques kilogrammes
4)?
Merci
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